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Naissance de notre système solaire Refs: Faure Geochemistry

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Présentation au sujet: "Naissance de notre système solaire Refs: Faure Geochemistry"— Transcription de la présentation:

1 Naissance de notre système solaire Refs: Faure Geochemistry

2 Fe: produit dans la dernière phase de fusion Éléments > Fe: activation par neutrons Instable CNO Éléments fissionable

3 Caractéristiques de labondance solaire 1.Les éléments qui ont des nombres atomiques pairs sont plus abondant que les éléments voisins aux nombres atomiques impairs (effet zigzag) 2.Abondance extrême de H et He (> 99 wt%). Il existe une diminution exponentielle de labondance des éléments en fonction de laugmentation du nombre atomique (jusquà Z=45). 3.Certains éléments ont de faibles abondances. Les éléments adjacents à lhélium dans le tableau périodique : Li (N=3), Be (N=4), B (N=5), Sc (N=21). 4.Abondances élevées pour O (N=8), Fe (N=26) et Pb

4 Caractéristiques de labondance solaire 5.Les isotopes dont le nombre de masse est un multiple de 4 ont des abondances élevées. O (N=8). Remarque: lisotope dun élément contient un nombre variable de neutrons mais un nombre constant de protons. 6.Les éléments dont le nombre atomique est supérieur à 50 (Z>50) ont de faibles abondances. 7.Les éléments dont le nombre atomique est supérieur a 83 nont aucuns isotopes stables. Par contre, ces éléments existent dans la nature car ils proviennent de la désintégration disotopes radioactifs à longue demi- vie.

5 Au début... Nébuleuse solaire inter-stellaire composée de poussières et de gaz (6 milliards dannées) Forces de gravité, magnétique et électrique augmentent la densité puit T et P Augmentation de la rotation, formation du disque central Gradient thermique/pression vers linterieur Première différenciation chimique

6 Condensation de la matière 1325° Oxides: CaO, Al 2 O, TiO, ÉTR (REE) 1025° Fe et Ni métalliques 925° Silicates de Mg et Fe: Enstatite [MgSiO 3 ] et olivine [Fe,Mg) 2 SiO 4 ] 725° Métaux Alkalins + oxydes Al/Si = feldspaths [NaAlSi 3 O 8 ] 400° H 2 S + Fe = Troilite [FeS] 280° H 2 O + Ca/Mg/Fe-silicates = amphiboles, serpentine <0° H 2 O glace –100° CO 2 glace –125° NH 3 · H 2 O – hydrate dammoniac –150° CH 4 · 7H 2 O – hydrate de méthane –180° N 2 –210° Ar et CH 4

7 Accrétion de matière Poussière des composés réfractaires (oxides, Fe, Ni) Les composés avec haute pression de vapeur vont aux extrémités du disque (H 2, He, H 2 O, NH 3, CH 4 ) Accrétion des proto-planètes de matière solide (10 à 1000 km diamètre) par la gravité et lattraction électrostatique Ignition du H dans le jeune soleil super chaud Éjection de 25% de sa masse vent de plasma solaire: p et e – lavage des gaz de la nébuleuse solaire (H et He) vers lextérieur

8 Formation des planètes terrestres Mercure, Venus, Terre, Mars et les astéroïdes Agglomération des proto-planètes en planètes Chacune ont un noyau de fer entouré dun manteau silicaté Fusion par causée par la chaleur daccrétion et désintégration radioactive Refroidissement par radiation et solidification Addition plus tard des phases volatiles (H 2 O, NH 3, CO 2 ) par la capture de comètes

9 Formation des planètes joviennes Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune et Pluton Agglomération des proto-planètes de matière solide et formation des noyaux Condensation et accrétion des volatiles Addition plus tard des phases volatiles (H 2 O, NH 3, CO 2 ) par la capture de comètes

10 Distribution de masse

11 Le Soleil 92.1% H 7.8% He 0.1% déléments plus lourds – 70 éléments Noyau millions K, 250 milliards atm Surface – 5800 K Émissions – photons + vent de p et e –

12 Mercure Visité par Mariner 10 en Noyau Fe Croûte très mince silicatée Pas de tectonique de plaques Atmosphère O, Na, H (créée par le vent solaire) Glace de H 2 O aux pôles dans lombre des cratères!

13 Venus Mariner 2 (1962) à Magellan ( ) Noyau de fer, ½ de son diamètre, mais sans champ magnétique Manteau de roches, partiellement liquide et convectif Croûte silicatée avec volcanisme dans le passé - volcans de bouclier, (et peut-être aujourdhui - SO 2 ) Pas de cratère dimpact Surface peu ondulée, dunes de sable, vents légers Atmosphère: 90bar, CO 2 (et H 2 SO 4 ) mais sans H 2 O T à la surface = 450°C (effet de serre par CO 2 )

14 Terre Noyau de fer, +½ de son diamètre, avec un champ magnétique Manteau de roche, partiellement liquide et convectif Croûte silicatée différentiée par le volcanisme et la tectonique des plaques Atmosphère: 1bar, N 2, O 2, H 2 O et CO 2 T à la surface = 15°C (effet de serre par H 2 O)

15 Mars Mariner 4 (65), Mars 2 et Viking (76), Pathfinder (97) Noyau de fer et FeS ~½ diamètre de la planète Manteau de roches, partiellement liquide Croûte silicatée – roches volcaniques Tectonisme verticale par volcanisme sans plaques Atmosphère: 7 mbar de CO 2 T à la surface = –55°C (–143 à 17°C) – pas deffet de serre Calottes glacières (CO 2 et H 2 O) aux pôles Preuves que lintérieur contient de leau

16 Ceinture dastéroïdes Orbite entre Mars et Jupiter > découvertes, 26 > 200 km dia. Masse totale < masse de la lune. Solide, sans volatiles Ceres = 933 km dia, et 25% masse totale Type C – (75%) foncée, carbonatée avec composition du soleil (sans H, He) Type S – (17%) brillante, métaux-Fe/Ni avec silicates-Mg Type M – (6%) brillante, métaux-Fe/Ni Densité 1 (poreux, débris compactés?) Galileo visite Gaspra et Ida en 1991/93 NEAR orbite Eros (fev 2000) et atterri en fev 2001.

17 Jupiter Noyau rocheux 10 à 15 x la masse de la Terre, K Manteau de H liquide métallique (p et e – ionisés) 4 E6 bars –Conducteur et source du champ magnétique –Trop petit pour sallumer (1/80 la masse H nécessaire) Croûte de H 2 et He liquide (traces de H 2 O, CO 2, CH 4 ) Atmosphère de H 2 et He (et gaz de S – patrons) 28 satellites (lunes) Anneaux rocheux, très minces, nourris par la poussière des lunes

18 Saturne Noyau rocheux, K Manteau de H liquide métallique (p et e – ionisés) (comme Jupiter) Atmosphère de H 2 et He (75:25) liquide/gaz avec traces de H 2 O, CO 2 30 satellites (lunes) Anneaux km de large et très minces (<1 km) composés de H 2 O glace

19 Uranus Visité par Voyager 2 - Jan ème plus grande planète en diamètre Noyau liquide de H 2 O, CH 4 et NH 3 et dautres matériaux plus dense vers lintérieur. Pas de croûte Atmosphère de 83% H 2, 15% He et 2% CH 4 (bleu) T = 76 K (à pression de 1 bar) 21 lunes, 11 anneaux de poussière

20 Neptune Visité par Voyager 2 - Aug ème plus grande planète en diamètre, mais 3 ème en masse Atmosphère très profonde, composée de 79% H 2, 18% He et 3% CH 4 (bleu) Noyau liquide de H 2 O et dautres matériaux plus denses, diamètre = Terre. Pas de croûte T = 73 K (à pression de 1 bar) 8 lunes, 4 anneaux de poussière

21 Pluton Jamais visité Planète la plus petite ( x masse de la Terre) Atmosphère très profonde, composée de 79% H 2, 18% He et 3% CH 4 (bleu) Noyau rocheux avec manteau liquide de H 2 O Mince croûte de CH 4 gelée avec de N 2 et CO Atmosphère saisonale, (pression de 1 E–6 bar) T = 57.8 K 1 lune – Charron (H 2 O glace?), double planète?

22 Comètes Noyau solide et stable, de H 2 O glace et poussière et dautres solides Coma (atmosphère) –nuage deau, CO 2 et dautres gaz sublimé du noyau Nuage dH 2 (10 6 km diamètre Queue de poussière (long de 10 millions km) Queue ionique (long de 100s millions km) composée de plasma causée par le vent solaire Provient du nuage Oort, aux extrémités du système solaire (trillions de comètes, mass de Jupiter??)


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