Les planètes du système solaire: structure et dynamique. Chrystèle Sanloup

Transcription

1 Les planètes du système solaire: structure et dynamique Chrystèle Sanloup

2

3 Xena

4 Structure interne des planètes

5 Expérience de Cavendish Stratification de la Terre 1798 M r m r f m M r f = mmg 2 r M G g = R T 2 T # G = 6,673 " 10! 11 m! 1 24 " MT = 5,974! 10 kg soit d = 5,52 3 " kg " s! 2

6

7 Modèles de structure interne Données: masse, rayon et moment d inertie Moment d inertie, I :

8 Mercure Vénus Mars

9 Planètes géantes Modèle de sphère homogène rayon r masse M

10 Jupiter Saturne Uranus/Neptune

11

12 Satellites galiléens

13 Dynamique des planètes

14 Mercure

15 Lune: basaltes et anorthosite

16 Stratigraphie lunaire de l hadéenl

17 Eon Hadéen Eres Imbrien Nectarien Basin-Groups 1-9 Cryptique Ga

18 Mission Magellan Vénus

19 3 km Gula Mons k m 2 km Sif Mons Aine corona+pancake Western Eisla

20 p l i s s e m e n t Tesserae vénusiennes

21 Dynamique interne terrestre Mesure du flux de chaleur

22 Flux total: ~ 44 TW dont ~25 de radioactivité

23 Modélisation numérique Modélisation analogique

24 Tomographie sismique

25 Concept de point chaud Carte du volcanisme de points chauds

26

27 Champ magnétique terrestre Carte isocline du champ magnétique

28 Modèle analogique Viscosité fer liquide: Pa s

29 Champ de vitesse à la surface du noyau liquide (Hulot et al., Nature 2002).

30 Le cas de Mars Dichotomie crustale Chronostratigraphie Noachien: t > 3.5 Ga Hespérien: 3.5 Ga > t > 1.8 Ga Amazonien: 1.8 Ga > t

31 Le cas de Mars Recherche de l eau sur Mars: 1) Cratères à ejectae lobés 2) Observation de réseaux fluviatiles +fluides crateres Science

32 Mission Spirit/Opportunity Le cas de Mars Affleurements littés de sulfates Mais pas de carbonates

33 Le cas de Mars Mission Mars Express: instrument Omega

34 Le cas de Mars Cartographie des minéraux hydratés Légende: argiles sulfates Autres minéraux hydratés Observation d argiles dans terrains les plus anciens! Eau liquide existait de façon stable très tôt dans l histoire de Mars

35 Marwth Vallis

36 Le cas de Mars Champ magnétique crustal rémanent Rôle du champ magnétique: préserve l atmosphère d être érodée par le vent solaire Si atmosphère préservée: effet de serre préservé eau liquide stable Taille de Mars champ éteint très tôt

37 Activité interne des planètes telluriques Mars: Ra~10 6 Flux de chaleur moyen~20mw/m 2 Vénus: Ra~10 8 Flux de chaleur moyen~60mw/m 2

38 Activité interne des planètes telluriques Nombre de Rayleigh : Ra = 3 #$ gh % T!"

39 Champ magnétique des planètes telluriques Satellites galiléens: - Ganymède: champ interne - Europe, Callisto: champ induit

40 Satellites galiléens

41

42 I m a g e r i e t h e r m i q u e Io Plus de 100 volcans actifs! k m P a n a c h e d e P e l e

43 Titan Images Radar Huygens

44 Titan: origine du méthane atmosphérique?

45 Jupiter IR visible

46 Saturne Neptune Uranus Image IR

47 Champ magnétique des planètes géantes

48 Expériences de choc

49 Jupiter - Saturne

50 Uranus - Neptune NH 3 H 2 O

51 Le Soleil

52 Couronne solaire

53 Granulation solaire - Convection 5000 km

54 Formation des planètes

55 Horizon de l'univers Vous êtes ICI au centre de l'univers visible Regarder loin revient à remonter dans le temps Jusqu'au Big-Bang il y a 13.7 milliards d'années On ne voit que jusqu'à la dernière surface de diffusion ans après le Big-Bang

56 Big-Bang temps 0 Age Sombre 1 éres étoiles an Renaissance Cosmique Fin de l'âge sombre Evolution des Galaxies Système solaire an Aujourd'hui an

57 Fonds cosmologique à 3K CMB 2.73K au-dessus de zéro (~ -270 C) Homogène et isotrope à 10-5 près Ces anisotropies nous renseignent sur les fluctuations ayant donné naissance aux galaxies Dernière surface de diffusion ( ans après le Big-Bang)

58 Fluctuations primordiales fond cosmologique Instabilités gravitationnelles structures denses se développant de façon linéaire (expansion de l Univers) = Structures filamentaires simulations cosmologiques Galaxies vues avec le HST

59

60 Séquence de condensation

61

62 Chondrite CV3 taille ech. 4 cm Chondre Poussière Interstellaire taille ech. 10 µm

63 Météorites martiennes EETA79001

64 Age du système solaire Age de la Terre Age de la Terre (Patterson, 1956) 238 U 206 Pb, T 1/2 = a 235 U 207 Pb, T 1/2 = a + variations du 129 Xe/ 130 Xe (basaltes, manteau, atmosphère, météorites) 129 I 129 Xe, T 1/2 =17 Ma

65 Age des inclusions refractaires T = 4568,3 ± 0,4 Ma

66 Bombardement météoritique : datation échantillon Apollo

67 Formation de la Lune Impact Terre - Théia Wiechert et al., Science 294 p.345 (2001). Formation de la Lune: 45+/- 5 Ma (après formation des chondrites) (Rb/Sr, Hf/W)

68 Radioactivités longues périodes: Les sources d éd énergie interne Radioactivités éteintes: 26 Al 26 Mg, T 1/2 =0.7 Ma 60 Fe 60 Ni, T 1/2 =1.5 Ma

69 Océan magmatique Signature solaire des gaz rares (basaltes OIB) Equilibration entre atmosphère primitive (solaire) et les silicates Pratique pour la formation du noyau

70 ε W =ε 182 W 182 Hf 182 W, T 1/2 =9 Ma Formation du noyau en 30 Ma

71

72