Antisèche sur le système solaire

Système solaire

Formation

1. effondrement du nuage moléculaire
2. rotation↗ ⇒ disque + So au centre
3. T↘ ⇒ formation de grains
4. accrétion des grains
4. planétésimaux, protoplanètes
5. planètes

Disque protosolaire

1. Soleil
2. silicates + métaux
3. ligne des glaces
4. glaces + silicates + métaux

Accrétion

• densité de matière suffisante
• vitesse faible

Grand Tack

• 4,5 Ga
1. Jupiter = 3,5 → 1,5 au
2. résonance avec Saturne
3. Jupiter = 1,5 → 5,2 au
⇒ nettoyage des planétésimaux
⇒ petit diamètre de Mars

Modèle de Nice

• 4,1 à 3,9 Ga
• grand bombardement tardif
1. Ju + Sa + Ne + Ur + planétésimaux
2. résonance Ju + Sa = 2:1
3. invertion de Ne + Ur → Ur + Ne
4. éjection des planétésimaux

Planète

Définition

1. orbite autour du Soleil
2. sphérique, équilibre hydrostatique
3. orbite nettoyée

Planète naine

1. orbite autour du Soleil
2. sphérique, équilibre hydrostatique
• Cérès
• Pluton
• Hauméa
• Éris

Caractéristiques

Demi-grand axe

• Me = 0,4
• Ve = 0,7
• Te = 150M km
• Ma = 1,5
• Ju = 5,2
• Sa = 9,6
• Ur = 19
• Ne = 30
• Pl = 40

Excentricité

• Me = 0,2
• autres planètes < 0,1
• e = √(1 - b²/a²)

Période

• Me = 0,2
• Ve = 0,6
• Te = 1 an
• Ma = 1,9
• Ju = 12
• Sa = 30
• Ur = 84
• Ne = 165
• 3^e loi de Kepler : a³/P² = k

Rayon

• Me = 0,4
• Ve = 0,9
• Te = 6 400 km
• Ma = 0,5
• Ju = 11
• Sa = 9
• Ur = 4
• Ne = 4

Masse

• Me = 0,06
• Ve = 0,8
• Te = 6 10²⁴ kg
• Ma = 0,1
• Ju = 318
• Sa = 95
• Ur = 15
• Ne = 17

Densité

• Me = 5,5
• Ve = 5,2
• Te = 5,5
• Ma = 4,0
• Ju = 1,3
• Sa = 0,7
• Ur = 1,3
• Ne = 1,6

Température

• Me = -180° < +170° < +430°
• Ve = 460°
• Te = 15°
• Ma = -140° < -60° < 20°
• Ju = -110°
• Sa = -140°
• Ur = -200°
• Ne = -200°

Champ magnétique

• toutes sauf Venus et Mars

Atmosphère

• Ve = CO₂ + N₂, 90 bar
• Te = N₂ + O₂, 1 bar
• Ma = CO₂ + N₂, 6 mbar
• Ju + Sa + Ur + Ne = H₂ + He

Fin du volcanisme

• Me + Lu = 3 Ga
• Ma = 500 Ma
• Te + Ve = actifs
• durée d'activité ∝ R
• datation = densité de cratères
• volcans + érosion ⇒ cratères↘

Planètes telluriques

Caractéristiques

• petites
• peu massives
• denses
• silicates, Fe, Ni

Formation

1. accrétion
2. différenciation
• Fe + Ni au centre
• croûte

Énergie interne

• énergie initiale + radioactivité
• évacuation via volcans + tectonique

Mercure

• pas d'atmosphère
• roche
• cratères
• traces d'éruptions

Vénus

• atmosphère épaisse
• 90 bars
• nuages de composés soufrés/SO₂
• roche
• peu de cratères
• volcans éteints

Terre

• atmosphère
• eau = comètes + astéroïdes
+ dégazage de vapeur d'eau
• roche
• peu de cratères
• radioactivité ⇒ 80% chaleur interne
• volcanisme
• tectonique

Mars

• atmosphère ténue
• peu de cratères
• volcans éteints
• glace

Atmosphère

Origine

• dégazage des roches
• impacts météorites + comètes

Composition

• CO₂
• N₂
• H₂O

Attraction

• retenue par gravité
• v mol < v0 libération
• v0 ∝ √M
• v ∝ √(Te/m)

Température sans atmosphère

1. distance au Soleil, flux ∝ 1/√d
2. albédo
3. période
• rayonnement ∝ 1/√distance
• planète absorbe ⇒ réémet tout ⇒ T

Température avec atmosphère

• effet de serre = chaud + humide
• radiation thermique diffusée

Vénus

1. luminosité So↗
2. T↗
3. vapeur d'eau↗
4. détruite par UV
5. pluie↘
6. accumulation CO₂
7. T↗
8. fin du cycle de l'eau + CO₂

Mars

1. effet de serre
2. fin du volcanisme
3. fin du cycle CO₂
4. fin de l'effet de serre
3. T↘
4. pergélisol

Terre

1. luminosité So↗
2. évaporation
3. pluie
4. CO₂↘
5. algues bleues = 2 Ga
6. plantes = 400 Ma
7. O₂ + O3↗, CO₂↘
8. T↘
9. équilibre

Planètes gazeuses

Caractéristiques

• grandes
• massives
• peu denses
• rotation = 10 à 20 h

Structure

1. cœur de roches + glaces
2. H métallique = Ju + Sa
3. H moléculaire
• masse Ju + Sa = gaz
• 60% M Ur + Ne = noyau + manteau

Atmosphère

Composition

• H₂ = 80% à 95%
• He = 5% à 20%

Météo active

• vent + convection
• refroidissement
• plus d'énergie émise que reçue

Jupiter

• bandes
• nuages de glace
• blancs = ammoniac/NH₃
• ocres = NH₄SH
• convection
• tâche = 350 ans, 1,3 X Te
  vortex = 430km/h

Saturne

• blanchâtre
• bandes
• peu dense
• aplatie de 10%

Uranus

• bleutée = méthane/CH₄
• peu de nuages
• quasi couché sur son plan orbital

Neptune

• bleutée = méthane/CH₄
• nuages de glace blancs
• vents = 2 000km/h

Condensation solide

• H₂O = 0°
• ammoniac = NH₃ = -100°
• hydrosulfure d'ammonium
= NH₄SH = -100°
• méthane = CH₄ = -200°

Satellites

Jupiter

1. Io
2. Europa
3. Ganymède
4. Callisto
• dist.↗ ⇒ âge surf.↘ + densité↘
• glace d'eau + roches
• eau liquide sous la croûte

Io

• volcanisme intense
• lave = SO₂ + silicate
• gaz = disoufre/S₂
• condensation = rouge + jaune
• excentricité ⇒ effet de marée ⇒ T↗
• pas de cratère

Saturne

• Titan
• Encelade
• ≈ 150 satellites
• la plupart synchrones

Titan

• atmosphère épaisse, -180°
• N₂ = 98%, méthane/CH₄ = 2%
• nuages de méthane/CH₄
• cycle du méthane
• dunes, vallées, fleuves, mers

Encelade

1. noyau rocheux poreux chaud
2. océan d'eau
3. croûte de glace
4. geysers froids
• forces de marée
• macromolécules organiques

Neptune

• Triton
• 14 satellites

Triton

• geysers
• stries

Anneaux

Caractéristiques

• autour des géantes et naines
• poussière, roche, glace
• érosion des satellites
• < limite de roche sauf E de Sa

Saturne

• glace d'eau = 1 µm à 1 m
• 270 000 km X 10 m
• divisions par résonance orbitale
  avec les satellites bergers
• division de Cassini + Mimas = 2:1

Astéroïdes

Caractéristiques

• corps primitifs
• 1 m < D < 1000 km
• rocheux, ressources minières
• faible G + collisions ⇒ non sphérique
• 1,3M connus
1. Cérès = cratère + cryovolcan
2. Palas
3. Vesta = brillant, cratère géant

Classes

• C = silic. hydratés, organiques, 75%
• M = métal
• S = silicates, métal, 17%
• P + D = matières organiques

Observation

• comparaison d'images ⇒ détection
• courbe de lumière ⇒ P, axe, forme
• spectre ⇒ composition
• écho radar ⇒ forme, texture
• récupération d'échantillons

Groupements

• ceinture = 2,1 à 3,3 au, 5% M Lune
• troyens = L4 + L5 de Ju, 5,2 au
• centaures = entre Ju + Ne
• ceinture de Kuiper = 30 à 50 au
• nuage de Oort = 20k à 100k au

Objets géocroiseurs

• 34 000 objets
• énergie cinétique
• risque = probabilité X dangerosité

Météorites

• différenciée ou non = 80% et 20%
• différ. = noyau + manteau + croûte
• fragment d'astéroïdes

Érosion spatiale

• microimpacts des météorites
• protons du vent solaire
  et des rayons cosmiques
• pulvérisation + vaporis. ⇒ régolite
• pente du spectre↗
• albédo↘

Comètes

Caractéristiques

• noyau = boule de glace sale
• H₂O + CO₂ + CO etc.
+ poussières
+ molécules organiques
• D = 1 à 20 km
• 1000 comètes
• coma de gaz + poussières
  éjectés par sublimation
• queue de plasma (ionisation par UV)
  poussée à 500 km/s par vent solaire
  (flux d'ions et d'électrons)
• queue de poussières
  poussée par pression de radiation
• masse↘ 0,1% à 1% par passage
• P longue/courte = Oort/Kuiper
• transformation astéroïde ↔ comète

Origine de la vie

• bombardement de matière organique
• premières centaines de Ma
• vie = 3,5 Ga

Tchourioumov-Guérassimenko

• sondes Rosetta + Philae
• ≠ eau terrestre
• gros galets d'accrétion
• matière organique

Transneptuniens

Caractéristiques

• glace + roche
• périhélie > 30 au
• mag = 18 à 27
• mobiles = 1 arcmin/j
• orbites inclinées + excentrées
• objets dispersés, détachés,
  résonnants ou classiques

Pluton

• 30 à 50 au
• P = 248 ans
• inclinaison = 17°
• résonance 3:2 avec Neptune
• système double avec Charon

Objets interstellaires

• trajectoire parabolique
• Oumuamoua
• 2I/borisov

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Alain Doressoundiram. Le Système solaire (I), Astéroïdes, comètes et météorites, derniers vestiges du Système solaire (II), Les planètes géantes et les mondes glacés (III), DU ECU, Observatoire de Paris, 2023-2024.