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Les planètes telluriques Alain Doressoundiram

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Présentation au sujet: "Les planètes telluriques Alain Doressoundiram"— Transcription de la présentation:

1 Les planètes telluriques Alain Doressoundiram

2 A. Doressoundiram C’est Quoi ? Ensemble des objets gouvernés par l’attraction gravitationnelle du soleil:  Soleil  8 planètes : Mercure, Vénus, Terre, Mars Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune  Planètes naines (Cérès, Pluton, Eris)  Satellites de planètes (>160)  Astéroïdes (~500000)  Comètes (plusieurs centaines)  Les petits corps du système solaire externe (~1300)  Mais aussi : poussières interplanétaires, plasma  Sans oublier les sondes interplanétaires (Voyager 1 et 2, Pionner, Rosetta,…) Le Système Solaire

3 A. Doressoundiram Le Système Solaire après le 24 Août 2006 Crédit NASA Planètes naines Définition d’une planète - en orbite autour du Soleil - « rond » - a fait le « ménage » sur son orbite Eris Makemake Transneptuniens Haumea Eris Makemake Haumea

4 A. Doressoundiram 4 Les orbites des planètes sont à peu près dans un même plan Système solaire interne Exception à la règle : Pluton (angle 17°) Orbite des planètes

5 A. Doressoundiram 5 Excentricité = 3 ème loi de Kepler : a 3 / P 2 = constante Orbites des planètes (II)

6 A. Doressoundiram 6 2 classes de planètes : Planètes telluriques: petites, peu massives et denses Planètes géantes: grandes, massives et peu denses Propriétés physiques

7 A. Doressoundiram 7 Mercure  Pas d’atmosphère  Surface rocheuse (basalte) sans activité volcanique présente  Surface couverte de cratères (idem Lune)

8 A. Doressoundiram 8 Mercure  Pas d’atmosphère  Surface rocheuse (basalte) sans activité volcanique présente  Surface couverte de cratères (idem Lune)

9 A. Doressoundiram 9 Mercure  Pas d’atmosphère  Surface rocheuse (basalte) sans activité volcanique présente  Surface couverte de cratères (idem Lune)

10 A. Doressoundiram 10 Mercure  Pas d’atmosphère  Surface rocheuse (basalte) sans activité volcanique présente  Surface couverte de cratères (idem Lune)

11 A. Doressoundiram 11 Vénus  Présence d ’une atmosphère épaisse et nuageuse  Surface rocheuse avec peu de cratères (âge :500 millions)  Activité volcanique présente?

12 A. Doressoundiram 12 Vénus  Présence d ’une atmosphère épaisse et nuageuse  Surface rocheuse avec peu de cratères (âge :500 millions)  Activité volcanique présente?

13 A. Doressoundiram 13 Vénus  Présence d ’une atmosphère épaisse et nuageuse  Surface rocheuse avec peu de cratères (âge :500 millions)  Activité volcanique présente?

14 A. Doressoundiram 14 Vénus  Présence d ’une atmosphère épaisse et nuageuse  Surface rocheuse avec peu de cratères (âge :500 millions)  Activité volcanique présente?

15 A. Doressoundiram 15 Vénus  Présence d ’une atmosphère épaisse et nuageuse  Surface rocheuse avec peu de cratères (âge :500 millions)  Activité volcanique présente?

16 A. Doressoundiram 16 Terre  Présence d’une atmosphère  Eau liquide à la surface  Surface rocheuse avec peu de cratères  Activité volcanique et tectonique

17 A. Doressoundiram 17 Terre  Présence d’une atmosphère  Eau liquide à la surface  Surface rocheuse avec peu de cratères  Activité volcanique et tectonique

18 A. Doressoundiram 18 Terre  Présence d’une atmosphère  Eau liquide à la surface  Surface rocheuse avec peu de cratères  Activité volcanique et tectonique

19 A. Doressoundiram 19 Terre  Présence d’une atmosphère  Eau liquide à la surface  Surface rocheuse avec peu de cratères  Activité volcanique et tectonique

20 A. Doressoundiram 20 Terre  Présence d’une atmosphère  Eau liquide à la surface  Surface rocheuse avec peu de cratères  Activité volcanique et tectonique

21 A. Doressoundiram 21 Terre  Présence d’une atmosphère  Eau liquide à la surface  Surface rocheuse avec peu de cratères  Activité volcanique et tectonique

22 A. Doressoundiram 22 Mars  Présence d ’une d’atmosphère ténue, présence de quelques nuages d’eau  Surface rocheuse avec peu de cratères  Activité volcanique il y a d’années, peut-être encore plus récemment

23 A. Doressoundiram 23 Mars  Présence d ’une d’atmosphère ténue, présence de quelques nuages d’eau  Surface rocheuse avec peu de cratères  Activité volcanique il y a d’années, peut-être encore plus récemment

24 A. Doressoundiram 24 Mars  Présence d ’une d’atmosphère ténue, présence de quelques nuages d’eau  Surface rocheuse avec peu de cratères  Activité volcanique il y a d’années, peut-être encore plus récemment

25 A. Doressoundiram 25 Mars  Présence d ’une d’atmosphère ténue, présence de quelques nuages d’eau  Surface rocheuse avec peu de cratères  Activité volcanique il y a d’années, peut-être encore plus récemment

26 A. Doressoundiram 26 Tellurique ou gazeuse petite ou massive ou pourquoi les planètes se distinguent en 2 classes?

27 A. Doressoundiram 27 Conséquence de la formation du Système Solaire Orbite des planètes

28 A. Doressoundiram La formation du Système Solaire… une pièce en 6 actes Aux confins du système solaire, A. Doressoundiram et E. Lellouch, Belin (2008)

29 A. Doressoundiram Séquence de condensation des espèces chimiques dans la nébuleuse protosolaire. Aux confins du système solaire, A. Doressoundiram et E. Lellouch, Belin (2008)

30 A. Doressoundiram Stratification chimique du disque protosolaire Aux confins du système solaire, A. Doressoundiram et E. Lellouch, Belin (2008)

31 A. Doressoundiram 31 Géologie comparée ou pourquoi les surfaces des planètes telluriques présentent- elles de si grandes différences?

32 A. Doressoundiram 32  La composition globale des planètes telluriques est rocheuse : silicates, et fer et nickel (densité  5).  Les planètes telluriques se sont formées par accrétion de «planétésimaux»  Chaudes, homogènes, liquides  Chute des matériaux les plus lourds (fer, nickel) vers le centre:  Différenciation et formation d’un noyau.  Refroidissement de la surface : formation de la croûte Planètes telluriques : Différenciation

33 A. Doressoundiram 33  Il existe deux sources principales de énergie:  énergie initiale de l’accrétion et de la différentiation.  Radioactivité des roches (uranium, thorium, potassium).  L’évacuation de l’énergie donne lieu à deux types d’activité :  Volcanisme de points chauds : remontée de magma en des points précis.  Tectonique des plaques : mouvements de la croûte. Planètes telluriques : Énergie interne

34 A. Doressoundiram 34  Les densité des cratères permettent de dater l’âge des surfaces et la fin du volcanisme :  Mercure et lune : fin il y a 3 milliards d’années  Mars : fin il y a 500 millions d’années  Terre et vénus(?) : Toujours en activité  Pourquoi ces différences :  Energie interne disponible proportionnelle au volume : R 3  Refroidissement proportionnel à la surface : R 2 Durée de l’activité : proportionnelle au rayon Planètes telluriques : Âge des surfaces

35 A. Doressoundiram 35 Il y a atmosphère et atmosphère… ou pourquoi une telle diversité?

36 Température sans atmosphère dépend de 3 propriétés basiques : Températures  Distance au Soleil Une planète émet en retour ce qu’elle absorbe => équilibre =>on en déduit la température.  Période de rotation  Albédo

37 A. Doressoundiram 37 Effet de serre FLUX SOLAIRE Gaz à effet de serre Radiation thermique

38 A. Doressoundiram 38 planèteDistance au Soleil (UA) AlbédoDurée du jour Temp. Sans atmosphère Température moyenne observée Mercure0,380,11176 jours168 °C430 °C (jour), -170 °C (nuit) Vénus0, jours-33 °C460 °C Terre1,000,361 jour-23 °C15 °C Lune1,000,0728 jours2 °C130 °C (jour), -170 °C (nuit) Mars1,520,25~1 jour-62 °C-50 °C Températures Rotation : 58 jours Période orbitale : 88 jours 0 = noir 1 = blanc

39 A. Doressoundiram 39 planètecompositionpressionVents, climatnuages Mercure Atomes d’hydrogène, hélium, sodium, oxygène, potassium, argon barAucun : trop peu d’atmosphère Aucun Vénus 96,5% CO 2, 3,5% N 2 0,1%CO, H 2 O, SO 2 90 barsVents faibles, pas de tempêtes violentes Nuages d’acide sulfurique Terre 77% N 2, 21% O 2, 1% Ar, 0,3% CO 2, H 2 O variable CO, O 3, CH 4, NO 2 1 barVents, cyclonesNuages d’eau, pollution Lune Atomes d’hydrogène, hélium, sodium, oxygène, potassium, argon barAucun : trop peu d’atmosphère Aucun Mars 95% CO 2, 2,7% N 2, 1,6% Ar 0,1% O 2, CO, H 2 O 0,006 barVents, tempêtes de poussières H 2 0 et CO 2, poussières Diversité des atmosphères

40 A. Doressoundiram 40 Initialement : 4 atmosphères semblables produites par : « dégazage » : rejet des gaz piégés dans les roches par l’activité volcanique impacts de météorites et comètes contenant des volatiles : H 2 O, N 2, CO, CO 2,…. Composition des atmosphères initiales : CO 2, N 2, H 2 O,…. Pression : quelques fois la pression terrestre actuelle Température compatible avec la présence d’eau liquide Atmosphères

41 A. Doressoundiram 41  C ’est la gravité des planètes qui retient les atmosphères:  Vitesse de libération V 0 : si un corps acquiert une vitesse supérieure à V 0 il quitte définitivement la planète V 0 proportionnel à M 1/2, M étant la masse de la planète  Une molécule de masse m dans une atmosphère de température T a une vitesse V T proportionnelle à (T/m) 1/2 si V T > V 0 il y a échappement de l’atmosphère Stabilité des atmosphères

42 A. Doressoundiram 42 Ceci explique les différences entre les planètes telluriques : Terre : atmosphère; Lune : pas d’atmosphère Différence de ??? Mars : atmosphère; Mercure : pas d’atmosphère Différence de ??? Présence d ’azote, d ’oxygène et de carbone mais pas d’hydrogène ou d’hélium Différence de ??? Stabilité des atmosphères température masse moléculaire gravité

43 A. Doressoundiram 43 Vénus 90 bars, 460°C Très peu d’eau Composition : CO 2 Terre 1 bar, 15°C Eau liquide Composition : O 2, N 2 Mars bar, -50°C Très peu d’eau Composition : CO 2 Diversité des atmosphères

44 A. Doressoundiram 44 Cycle du carbone

45 A. Doressoundiram 45 Vénus Augmentation de la luminosité solaire (~30%) Température augmente H 2 O se vaporise, passe dans l’atmosphère où le rayonnement UV la détruit Les pluies diminuent CO 2 s’accumule dans l’atmosphère Effet de serre : température augmente Plus d’eau liquide, pas de cycle de CO 2 T actuelle =460°C P actuelle =90 bars Diversité des atmosphères

46 A. Doressoundiram 46 Mars Au début, climat chaud et humide grâce à l ’effet de serre; puis fin du volcanisme après 1-2 milliards d’années (sauf localement) fin du cycle de CO 2 qui reste piégé dans les carbonates à la surface malgré l’augmentation de la luminosité solaire, fin de l’effet de serre et la température décroît l’eau gèle et passe dans le sous-sol (pergélisol) l’azote s ’échappe T actuelle = -50°C P actuelle =0.007 bar Diversité des atmosphères

47 A. Doressoundiram 47 Terre Équilibre harmonieux entre l’augmentation de la lumière solaire (donc de l’évaporation et des pluies) et de la décroissance du CO 2 atmosphérique par les précipitations Climat stable, lié aux océans Apparition de la vie algues bleues dans la mer (2 milliards d’années) plantes : photosynthèse et libération d’oxygène (400 millions d ’années) formation de la couche d’ozone Explosion de la vie au carbonifère : décroissance de CO 2, donc de la température T actuelle =15°C P actuelle =1 bar Diversité des atmosphères


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