Terre habitable 2. Le système solaire PDF

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Terre habitable.

LE SYSTEME SOLAIRE : NAISSANCE ET EVOLUTION. INTRODUCTION : Les carbonates sont synthétisés sur terre à 90% par des organismes vivants. Si on observe du bicarbonate sur une autre planète ça peut signifier que celle-ci est habitée par des êtres vivants. Le méthane a 2 styles de source :  Le méthane sur mars peut être dû à la présence de vie actuelle ou de vie antérieure. Ce n’est pas une preuve pour prouver que sur Mars il y a un genre de vie.  « Les martiens » ont cherché la présence de méthane qui pourrait permettre d’affirmer la présence de vie ou l’ozone peut également être un traceur.

Comment savoir si des étoiles se forment encore actuellement ?

I-

LE SYSTEME SOLAIRE.

A. Diagramme de hertzprung-Russell On place les étoiles sur ce diagramme. Les étoiles de la séquence principale transforment les H en He. Plus les étoiles sont lumineuses, plus leur vie est courte. Ces étoiles constituent les étoiles bleues de la séquence principale. Donc le soleil est une étoile standard. On a une galaxie spirale. Les taches bleues ressembles à des étoiles jeunes (car brillent le plus), ça peut supposer la formation d’un système planétaire. Il y aussi une galaxie elliptique. Elles ont des étoiles rouges donc vielles ça veut dire qu’il n’y a plus de système planétaire en formation. B. Formation d’une proto-étoile : Une proto-étoile se forme à partir d’un nuage de gaz et de poussière (la poussière vient d’étoile de la galaxie). Le nuage de matière est composé de matière interstellaire en équilibre. Lorsqu’un super noyau explose il y a des ondes de chocs qui se propagent dans la galaxie elles vont tasser ces nuages, au bout d’un moment ils vont être tellement dense qu’il va y avoir une certaine masse. Cette masse va être perturbé c’est ce qu’on appelle une perturbation de la densité : G M m m v2 ≥ R R2 La perturbation de la densité amène à un effondrement et ça forme un cocon entourant une protoétoile en contraction. Quand le nuage va être contracté il va émettre de la chaleur et comme il rayonne en infrarouge ça va former une nouvelle étoile. Le refroidissement est dû à l’émission de H².

Comment le système solaire s’est-il formé ? Ces nuages de gaz et poussières interstellaires sont composé de 10 milles molécule de gaz par cm3 (ce n’est pas grand-chose, c’est presque le vide). Page 1 sur 5

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Il y a une concentration de poussières et de gaz dans le nuage ; le matériel commence à se rassembler (gravité > force magnétiques) La rotation de la galaxie amène donc à la rotation du nuage en contraction. La conservation du mouvement angulaire (par ex : la patineuse lors d’un tour elle a les bras écartés et dès qu’elle les ferme sa vitesse augmente) permet au nuage de tourner de plus en plus vite.

Il y a une sédimentation des grains. Et elle se sédimente de plus en plus rapidement vers le plan médian. Fgrav > Fcent presque partout Fgrav = Fcentr à l’équateur La formation d’un disque plat et en équilibre en quelques millions d’années

Ceci explique :  les planètes sont peu à peu près dans un même plan  Pour le système solaire --> plan de l’écliptique  Ecliptique (équateur solaire)  Sens de rotation du Soleil = Sens de révolution des planètes  Collisions et forces de marée forment des orbites quasi circulaires Le rayon du disque et de l’ordre de 100 UA

Les planètes mineures : ceux sont les comètes, astéroïdes Les planètes : tourne autour d’une étoile, suffisamment grosse pour être sphérique, pas des lunes, nettoyer son environnement dynamique (dans l’environnement il ne doit pas se trouver une planète qui lui ressemble). Les planètes naines : tourne autour du soleil, sphérique, nettoie pas son environnement

C. Condensation : théorème de la nébuleuse La température et de 1500-2000 K à l’orbite actuelle de Mercure. Les métaux peuvent commencer à s’accréter ensemble à cette distance.  Plus loin, les matériaux rochent condensent  La plupart des métaux/roches ont condensé à l’orbité actuelle de Mars (T 500K)  Du coup les planètes intérieures ont un contenu en métaux/roches élevé et contenu faible en éléments volatils.

Les planètes terrestres sont faites de matériaux qui ont constitué 0,6% de la nébuleuse. Les planètes Joviennes se dont formées dans des régions ou 2% du matériel s’est condensé. Elles ont aussi capturé du gaz. Les disques sont constitués à 2% d’éléments légers et 80% d’éléments lourd. Il y a seulement 10-4 x la masse de la terre en eau.

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D. Différenciation des planètes La compétition entre le vent stellaire qui chasse le gaz résiduel de la nébuleuse et le refroidissement qui produit la condensation. Dans la nébuleuse, T diminue lorsque la distance à l’étoile augmente. La composition chimique dépend de la distance à l’étoile. Près du soleil, il n’y a pas de condensation d’éléments volatils car T est trop élevé. Le vent solaire l’emporte.

Les planètes terrestres : mercure, vénus, terre, mars. Elles sont composées d’éléments réfractaires. Ce sont des planètes rocheuses. (H2O sur terre ? comètes) Planètes joviennes : jupiter, saturne, Uranus, neptune Elles sont composées d’éléments réfractaires et volatils. Ce sont des planètes gazeuses.

E. Accrétion Les collisions de petites particules restantes collées par des interactions électrostatiques : 1cm Collisions inélastiques : planétésimes de 1km o Les planètes terrestres : ont une accrétion par collisions et par attraction gravitationnelle. Le plus gros planétésisme d’une zone donnée accrète tous les autres : PAS de satellites. o Les planètes joviennes : ont une accrétion par collisions et par attraction gravitationnelle. Elles ont une masse de 10 à 20 fois plus élevée grâce aux constituants volatils. L’accrétion gravitationnelle du reste de la nébuleuse correspond aux planètes très massives. Et elle forme des satellites de glaces et de roches. Les planètes possédant des éléments réfractaires ont les densité le plus denses (vénus, mercure...) Les planètes de glace sont plus ou moins denses selon la quantité de glace.

Dès que le rayon dépasse quelques centaines de km, les pressions élevées et le chauffage provenant des désintégrations rendent la matière fluide.  Ségrégation Les éléments les plus lourds tombent vers le centre, les plus légères remontes en surface.

F. Astéroïdes La ceinture d’astéroïde est située entre Mars et Jupiter :  Environ 1 millions d’objets de 0,01 à 1000 km de diamètre  Masse totale < 0,1% de la masse de la terre.  Contiennent peu de glace ?  Densité : 1000 – 3500 kg/m3 Plus de 600000 objets découverts depuis le 19 ème siècle. On estime l’existence de plus de 1millions d’objets d’une taille supérieur à 1km

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En 2012, environs 100000 astéroïdes détectés possèdent des orbites qui croisent celle de la Terre (NEAs : near earth asteroids ou géocroiseurs). Les champs gravitationnels des planètes, du soleil et des autres astéroïdes perturbent les trajectoires de ces objets. Les trajectoires orbitales de seulement 200 géocroiseurs sont connues : 98% des astéroïdes qui menacent la Terre ont des orbites inconnues. Les plus grands géocroiseurs connus ont des diamètres de l’ordre de 8km. Comment classifier les astéroïdes ? Par la spectroscopie. Les verres (ou une pluie de goutte fine) séparent la lumière en longueurs d’ondes distinctes (propriété de la réfraction). L’œil est sensible aux variations d’intensité et aux 3 couleurs primaires (R,V,B)

Les astéroïdes de type S « silicatés » : 951 gaspra, 433 Eros, Ida. Les astéroïdes de type C « carbonés » : 253 Mathilde visité en 1997 par la sonde NEAR Shoemaker. Sa surface est aussi noire que du goudron ; c’est typiquement un objet de la partie externe de la ceinture d’astéroïdes. La masse combinée de tous les astéroïdes est inférieur à celle de la lune. Il est très probable que les astéroïdes sont des blocs qui auraient formé une planète si la gravité importante de Jupiter n’avait pas étalé ce matériel. 15 février 2013 en Russie c’est passé une pluie de météorite : Bolide non détecté avant sa rentrée atmosphérique, Diamètre 15 à 17 mètres, Masse 7000 à 10000 tonnes, Energie libérée équivalente à 30 fois celle de la bombe d’Hiroshima. Il y a eu 1400 blessés.

G. Objets trans neptuniens Ceinture de Kuiper : Environ 100000 objets situés au-delà de Neptune. Il contient des gros objets (pluton, Sedna, …). Les orbites peuvent être elliptiques.

H. Comètes Le nuage d’Oort : Nuage de comètes situé entre 2000 et 50000 UA du soleil. Contient > 10 12 comètes. Sa masse est d’environ 10 fois la masse de la Terre. Les comètes sont toutes en mouvement les unes par rapport aux autres. 1 UA = 150 millions de km Les étoiles de passages peuvent perturber le nuage d’Oort et renvoyer des comètes qui tombent vers le système solaire.

Pourquoi étudier les comètes ? Les comètes ont toujours attiré l’attention de l’humanité. Leurs apparitions sont inscrites sur des documents très anciens. Les comètes apparaissent soudainement et sont associées à de bons augures ou de mauvais présages. Les comètes sont-elles dangereuses pour nous ? Que se passerait-il si une comète frappait la Terre ? L’évènement d’extinction des dinosaures associé au cratère d’impact du Chicxulub au Yucatan (découvert en 1991). Une comète est corps céleste provenant d’une distance très lointaine dans le système solaire. Le noyau est composé de glace, poussières, elle a une taille comprise entre plusieurs centaine de mètres et jusqu’à plusieurs dizaine de km. On y trouve des composés carbonés, dits organiques. Page 4 sur 5

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Près du soleil, la comète développe un coma (environs 100000 km), et des queues (poussières, ions) s’étendant sur plusieurs millions de km.

Pourquoi aller sur les comètes ? Les comètes sont des capsules de temps qui ont enregistré les conditions physiques et chimiques qui régnaient lorsque les planètes se sont formées il y’a 4,5 milliards d'années. Les comètes auraient fourni de l'eau et des matières organiques à la Terre. Les comètes peuvent aider à mieux comprendre le contexte de la formation du système solaire. Les comètes voyagent sur des orbites fortement excentriques.

II-

LA MISSION ESA ROSETTA.

En novembre 1993, la mission Rosetta a été adoptée par l’ESA Rosetta sera la première mission :  A orbiter autour d’un noyau cométaire  A voler le long d’une comète au cours de son approche du Soleil  A observer de très près comment le noyau congelé de la comète est transformé par le chauffage du Soleil  A envoyer un module de descente sur la surface du noyau  A obtenir des images à haute résolution de la surface de la comète et à réaliser des mesures insitu  A voler près de l’orbite de Jupiter e utilisant des panneaux solaires comme source d’énergie  A rencontrer de près 2 astéroïdes de la ceinture principale. Les caméras OSIRIS utilisés lors de la mission Rosetta ont été fabriquées à Marseille.

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