Géologie - Les planètes et le système solaire PDF

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Chapitre 2 - Les planètes et le système solaire Objectif : Quelles sont leurs différences et leur génèse ?

1. Introduction 1.1 Qu’est-ce qu’une planète ? Terme difficile à définir, redéfini en 2006 par l'Union astronomique internationale : - En orbite autour d’une étoile - Sans toutefois être une étoile - Suffisamment massive pour que l’effet de sa propre gravité lui confère une enveloppe sphérique masse > 5.102 kg – rayon > 800 km - Dominant son environnement et ayant « dégagé le voisinage autour de son orbite »

1.2 Les planètes connues En 2014, on recense 1783 exoplanètes dans 1105 systèmes planétaires.

Distribution des corps planétaires dans le système solaire 1 Unité astronomique (UA) = distance moyenne Terre-Soleil = 150 millions km Étoile la plus proche (Proxima Centauri) = 4.2 années-lumière = 265,000 UA

2. Les caractères fondamentaux des planètes 2.1 Masse Comment connaître la masse d’une planète ? Facile, si la planète a un satellite : on utilise la 3ème loi de Kepler

G (Constante de la gravitation universelle) = 6,67x10‐11 m3/s2/kg

Quand on connaît la masse, on connaît la densité : - Densité corrélée à la composition moyenne - Compression gravitaire : plus la Planète est grosse, plus la pression est forte, plus la densité est élevée - Porosité des corps à faible champ de gravité : « vides » entraînant une faible densité

2.2 Surface Composition Telluriques : Silicates (O, Si, Al, Mg, Na, Ca, K) + Fer, nickel et soufre ; « Roches et métaux » Gazeuses : 80-90 mol% de H + 10-20 mol% de He et d’un peu de méthane ; d < 2

Les cratères d’impact Structure circulaire Diamètre de l’impact = 20 x diamètre de la météorite Le volcanisme Résulte de l’activité interne de la planète (Terre) ou de l’activité gravitationnelle / des marrées d’une planète sur ses satellites proches (Io satellite de Jupiter) Des vallées, des lacs, des océans… Dû à la présence de liquides (eau ou autre) Les dépôts de roches sédimentaires sur Mars indique d’il y avait beaucoup d’eau liquide, qui a permis d’oxyder le fer Fe2+ en Fe3+ d’où la couleur rouge actuelle de la planète (rouille) Les atmosphères Dépendent de la gravitation et de l’existence d’un champ magnétique mais aussi de la distance avec le soleil (température, densité, épaisseur…) Les astéroïdes et les comètes Astéroïdes : composés de roches silicatées, majoritairement dans la ceinture d’astéroïdes Comètes : corps de petites tailles ayant des trajectoires très écliptiques ; la glace se sublime lors du rapprochement du soleil

2.3 Champ magnétique Mars et Venus n’ont pas de champ magnétique. Les autres planètes ont un champ magnétique Nord-Sud qui ne correspond pas forcément aux pôles du même nom.

3. Une planète, une histoire 3.1 Accrétion Au départ, tout n’est que poussières : les planètes se forment en même temps que leur étoile, par accrétion et condensation du nuage de gaz et de poussières sous influence de la gravitation. Plus on s’éloigne du soleil, plus des éléments faibles se condensent : Condensation + température dans la nébuleuse = distribution des premiers grains.

Des poussières aux embryons de planètes : - Les poussières s’attirent de manière électrostatique - Lorsqu’elles deviennent plus grosses : attraction gravitaire - Problème : petits corps (< 1km) détruits facilement par les collisions → Comment passer d’une poussière à un corps d’1km ≈ comment passer d’acides aminés à la cellule À partir d’1 km de diamètre : - Planètes rocheuses formées à partir d’impacts → Croissance lente - Planètes gazeuses : Noyau de glaces + Capture des gaz → Croissance rapide Les corps les plus gros croissent plus vite que les petits, la gravité rend l’accrétion plus efficace. En résumé : 1- Au niveau de la nébuleuse 2- Création du disque proto-planétaire pour former un système 3- Processus d’agglomération des particules de poussières pour former les planètes

3.2 Différenciation Comment séparer les matériaux planétaires pour former les enveloppes (croûte, manteau, noyau) ? o o o o

Densités différentes : les matériaux lourds tombent, les légers montent MAIS résistance des matériaux Pour séparer un noyau métallique des silicates, il faut fondre Pour faire une croûte et une atmosphère, il faut fondre le manteau

Comment fondre ? Sources de chaleur : - Énergie apportée par les impacts géants (océan magmatique) - Chaleur de marée - Chaleur interne - Mouvements internes Ségrégation du noyau

4. Planète active, planète morte ? Le champ magnétique : - Augmente en s’éloignant → origine externe - Augmente en se rapprochant → origine interne L’intérieur de la planète est-il un aimant ? Non, car les matériaux perdent leur aimantation au-dessus de 600-1000°C et que la température interne des planètes dépasse 1000°C à partir de 100km de profondeur Effet dynamo Définition : champ magnétique produit par la rotation avec un mouvement de convection d’un fluide conductible. Dans le cas terrestre, le fluide conducteur est le fer liquide situé dans le noyau externe. Silicates du manteau = ISOLANT Métaux du noyau = CONDUCTEUR Conditions : 1. Un milieu composé d'un fluide conducteur électrique 2. De l'énergie cinétique fournie par la rotation 3. Une source d'énergie interne pour conduire les mouvements convectifs au sein du fluide.

Ce qu’il faut retenir  Ce qu’est une planète  Les types de planètes  Comment connaître la masse et la composition de la planète  Les causes des différences entre les planètes  Histoire de l’accrétion et différenciation  Origine de l’activité interne...