TD Géosciences. Groupe B Séquence 3

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1 TD Géosciences Goupe B Séquence

2 Planning Pendant les 11 pochaines semaines, nous feons: S1 : Géochonologie S2 : Planétologie S : Sismologie S4 : 1 e C.C. S5 : Dynamique intene S6 : Tectonique des plaques S7 : Réaction minéalogiques S8 : Chaînes de montagne S9 : Dynamique extene S10 : Risques natuels S11: 2 ème C.C.

3 S2 Planétologie

4 Péambule : le système solaie Le Soleil, les 8 planètes et quelques planètes naines (l échelle est espectée pou les tailles mais pas les distances)

5 Péambule : le système solaie Quelques définitions : Une étoile est un cops céleste poduisant de l énegie pa des éactions de fusion nucléaie, et émettant des ayonnements électomagnétiques Les planètes de note Système Solaie sont définies pa citèes: o Le cops est en obite autou du Soleil o Il est assez massif pou ête quasi-sphéique o Il a une masse lagement supéieue à celle des autes cops ayant des obites voisines Les cops du Système Solaie qui ne satisfont pas à ces conditions peuvent ête o Des satellites d une planète o Des planètes naines, des astéoïdes, des cops tansneptuniens o Des comètes

6 Péambule : le système solaie Mecue Vénus Tee et Lune Mas Jupite Satune Neptune Uanus

7 Péambule : le système solaie Pluton : déclassé de «planète» à «planète naine» en 2006 Pluton est plus petit que la Lune Son satellite Chaon est pesque aussi gos que lui Son obite est beaucoup plus excentique que celles des planètes, et pas dans le même plan

8 Péambule : le système solaie Pluton : déclassé de «planète» à «planète naine» en 2006 Été 2015: la sonde NASA New Hoizons envoie les pemièes images de Pluton

9 Péambule : le système solaie Pluton : déclassé de «planète» à «planète naine» en 2006 Été 2015: la sonde NASA New Hoizons envoie les pemièes images de Pluton

10 Péambule : le système solaie Ceintue pincipale d astéoïdes (ente Mas et Jupite) cops ecensés (dont seulement 200 de plus de 100 km, 1 planète naine) La plupat sont top petits (donc non sphéiques) Aucun n est assez gos pou «domine» sa zone obitale Vesta Phobos et Deimos, astéoïdes «captués» pa Mas Vesta et Céès, compaés à la Lune

11 Péambule : le système solaie Ceintue de Kuipe : au-delà de Neptune planètes naines et des «petits cops» Nuage de Oot : le «ésevoi» des comètes

12 Péambule : le système solaie Nuage de Oot : le «ésevoi» des comètes Fin 2014 Rosetta se met en obite et Philae atteit su la comète «Tchoui»

13 Péambule : le système solaie Quoi d aute? La Lune Les satellites des planètes géantes: o Jupite: Io, Callisto, Ganymède, Euope (67 en tout) o Satune: Titan, Encelade, Hypéion, Mimas (plus de 200?) o Uanus: Titania, Obéon, Aiel, Mianda (27 en tout) o Neptune: Titon, Nééide, Laissa (14 en tout)

14 Péambule : le système solaie Quoi d aute? Les débis oche/glace des anneaux, autou des planètes gazeuses

15 Péambule : le système solaie En dehos du Système Solaie : Envion planètes mises en évidence (quasiment pas d obsevations diectes) 000 non confimées

16 TD 1 Execice 1.1 Repésente la masse volumique des planètes en fonction de leu distance au Soleil

17 TD 1 Execice 1.1 Repésente la masse volumique des planètes en fonction de leu distance au Soleil

18 TD 1 Execice 1.1 Repésente la masse volumique des planètes en fonction de leu distance au Soleil Planètes telluiques (ocheuses) > kg.m - Planètes gazeuses < kg.m -

19 TD 1 Execice 1.1 Planètes telluiques : Densité élevée Petite taille (la Tee est la plus gosse) Stuctue: o Noyau de fe volumineux (plus de la moitié du ayon) o Manteau silicaté tès volumineux o Tès faible quantité de gaz et liquides Planètes gazeuses : Densité faible Gande taille (ayon 10 fois plus gand que les planètes ocheuses) Stuctue: o «Petit» noyau fe/oches (petit pa appot à la taille de la planète) o «Manteau» d hydogène liquide o «Atmosphèe» d hydogène gazeux

20 TD 1 Execice 1.1 La composition des planètes dépend de leu distance au Soleil los de leu fomation dans le disque d accétion poto-planétaie La tempéatue diminue quand on s éloigne du Soleil: il devient possible de condense et agglomée (en gande quantité) l hydogène, l eau, le méthane, l ammoniac

21 TD 1 Execice 1.1 Comment connaît-on la masse volumique d une planète? On connaît géométiquement sa distance à la Tee (paallaxe) On connaît sa taille pa obsevation diecte (téléscope) Il faut calcule sa masse! o On obseve les petubations qu elle engende su l obite des planètes voisines (dans l aute sens, c est ainsi qu on a découvet Neptune) o Pou plus de pécision, on envoie une sonde au voisinage de cette planète

22 TD 1 Execice 1.2 On pend l exemple de Mecue: connaissant sa masse volumique et sa taille, peut-on estime la taille de son noyau? R km kg.m

23 TD 1 Execice 1.2 On pend l exemple de Mecue: connaissant sa masse volumique et sa taille, peut-on estime la taille de son noyau? R km kg.m La masse volumique moyenne est définie pa M V donc M V 4 R

24 TD 1 Execice 1.2 On pend l exemple de Mecue: connaissant sa masse volumique et sa taille, peut-on estime la taille de son noyau? R km kg.m La masse volumique moyenne est définie pa M donc M V On peut aussi die que la masse de Mecue est V 4 R M M M noyau manteau

25 TD 1 Execice 1.2 Même aisonnement pou le noyau : M noyau Et le manteau, dont le volume est 4 V R N Fe N Fe

26 TD 1 Execice 1.2 Même aisonnement pou le noyau : M noyau Et le manteau, dont le volume est 4 V R N Fe N Fe = -

27 TD 1 Execice 1.2 Même aisonnement pou le noyau : M noyau Et le manteau, dont le volume est 4 V R N Fe N Fe = - 4 V R R M N 4

28 TD 1 Execice 1.2 Même aisonnement pou le noyau : noyau Donc la masse du manteau est M M manteau V M Donc la masse de Mecue est 4 V R N Fe N S 4 R R Fe N S

29 TD 1 Execice 1.2 Même aisonnement pou le noyau : M noyau Donc la masse du manteau est M manteau V M Donc la masse de Mecue est 4 V R N Fe N S 4 R R Fe N S M 4 4 R R R N Fe N S

30 TD 1 Execice 1.2 En égalant les 2 expessions pou la masse totale, on déduit R Réaangeons les temes : R R R N Fe N S R N R Fe S S Et on obtient finalement l expession de la taille du noyau :

31 TD 1 Execice 1.2 En égalant les 2 expessions pou la masse totale, on déduit R Réaangeons les temes : R R R N Fe N S R N R Fe S S Et on obtient finalement l expession de la taille du noyau : R R N Fe S S 1/

32 TD 1 Execice 1.2 Faisons l application numéique, connaissant l estimation des masses volumiques des silicates et du fe R R N Fe S S 1/ 1724 km

33 TD 1 Execice 1.2 Faisons l application numéique, connaissant l estimation des masses volumiques des silicates et du fe R R N Fe S S 1/ 1724 km Le ayon du noyau epésente 71% du ayon total de Mecue Su Tee, on a R N 500 km et R km

34 TD 1 Execice 1.2 Faisons l application numéique, connaissant l estimation des masses volumiques des silicates et du fe R R N Fe S S 1/ 1724 km Le ayon du noyau epésente 71% du ayon total de Mecue Su Tee, on a R N 500 km et R km Le ayon du noyau teeste epésente donc 55% du ayon total

35 TD 1 Execice 2.1 Quelques signes extéieus de l activité intene d une planète Volcanisme Champ magnétique Tectonique, séismes Peu de catèes d impacts (suface jeune, enouvelée pa tectonique, éosion, volcanisme )

36 TD 1 Execice 2.1 Quelques signes extéieus de l activité intene d une planète La Tee est une planète active, la Lune non (homis quelques petits séismes)

37 TD 1 Execice 2.1 L activité extéieue visible est due à l évacuation de l énegie poduite à l intéieu de la planète. Cette énegie coespond à : Dissipation de la chaleu accumulée los de l accétion de la planète Poduction de chaleu pa désintégations adioactives Enegie libéée pa la cistallisation dans le noyau Ces poductions d énegie se taduisent pa des mouvements de convection (dans le noyau et le manteau), qui eux-mêmes engendent une tectonique, du volcanisme, un champ magnétique La Lune est plus petite que la Tee: elle s est efoidie plus vite, son noyau s est entièement solidifié, la poduction adiogénique ne suffit plus à génée une activité intene

38 TD 1 Execice 2.2 Les 4 pincipaux satellites de Jupite Jupite Io Etudiés pa les missions spatiales Voyage et Galileo ( ) 2022: Lancement de JUICE (mission spatiale euopéenne) Euope La Lune Callisto Ganymède

39 TD 1 Execice 2.2 Classons les sufaces planétaies pa l impotance de l activité visible : 1) Io : volcans, pas de catèes d impact 2) Euope : stuctues «tectoniques» visibles, pas de catèes ) Ganymède : stuctues «tectoniques», quelques catèes 4) Callisto : suface catéisée

40 TD 1 Execice 2.2 Io Masse volumique 850 kg/m Rayon km Distance à Jupite km

41 TD 1 Execice 2.2 Euope Masse volumique 040 kg/m Rayon km Distance à Jupite km

42 TD 1 Execice 2.2 Ganymède Masse volumique 1 90 kg/m Rayon km Distance à Jupite km

43 TD 1 Execice 2.2 Callisto Masse volumique kg/m Rayon km Distance à Jupite km

44 TD 1 Execice 2.2 Les satellites galiléens ont à peu pès la taille de la Lune Plus ils sont poches de Jupite, plus l activité géologique est impotante Cette activité intene est due aux foces de maée execées pa Jupite Les foces de maée défoment les enveloppes solides de Io, ce qui poduit de la chaleu (pa fiction), et conduit à une fusion patielle des oches qui poduit du magma et donc du volcanisme. Avec la Tee, Io est le seul cops du système solaie à posséde des volcans actifs (ceux de Mas (Mont Olympe, ) semblent éteints)