La Terre dans lʼunivers! La place du système solaire dans notre Galaxie! le système solaire! le système solaire! le système solaire!

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1 La Terre dans lʼunivers La place du système solaire dans notre Galaxie 4. Le système solaire 4.1. Constitution du système solaire Le Soleil Les planètes tellurique Les planètes géantes ou planètes gazeuses Les satellites Les comètes Les astéroïdes 4.2. La Formation du système solaire La géométrie du système solaire Les météorites Le modèle de la nébuleuse froide La formation des proto-planètes vous êtes ici La Terre dans l'univers 1 La Terre dans l'univers 2 le système solaire le système solaire Plan de lʼorbite terrestre = référence = Ecliptique Lois de Kepler : a) Orbites elliptiques. b) La ligne joignant la planète au Soleil balaie des secteurs égaux en des temps égaux. c) Le carré de la période de révolution des planètes autour du Soleil est proportionnelle au cube du demi-grand axe de lʼellipse. (La période de révolution des planètes autour du Soleil est proportionnelle à leur distance au Soleil). La Terre dans l'univers 3 La Terre dans l'univers 4 le système solaire Lois de Kepler : a) Orbites elliptiques. b) La ligne joignant la planète au Soleil balaie des secteurs égaux en des temps égaux. c) Le carré de la période de révolution des planètes autour du Soleil est proportionnelle au cube du demi-grand axe de lʼellipse. (La période de révolution des planètes autour du Soleil est proportionnelle à leur distance au Soleil). le système solaire Lois de Kepler : a) Orbites elliptiques. b) La ligne joignant la planète au Soleil balaie des secteurs égaux en des temps égaux. c) Le carré de la période de révolution des planètes autour du Soleil est proportionnelle au cube du demi-grand axe de lʼellipse. (La période de révolution des planètes autour du Soleil est proportionnelle à leur distance au Soleil). La Terre dans l'univers 5 La Terre dans l'univers 6 1

2 le système solaire système solaire : inventaire Lois de Kepler : a) Orbites elliptiques. b) La ligne joignant la planète au Soleil balaie des secteurs égaux en des temps égaux. c) Le carré de la période de révolution des planètes autour du Soleil est proportionnelle au cube du demi-grand axe de lʼellipse. (La période de révolution des planètes autour du Soleil est proportionnelle à leur distance au Soleil). - 1 étoile (le soleil) - 8 planètes + pluton + transplutoniens - au moins 60 satellites - plusieurs systèmes dʼanneaux - plusieurs milliers d'astéroïdes - des comètes - des météorites - des poussières - du gaz - des particules énergétiques (vent solaire)... La Terre dans l'univers 7 La Terre dans l'univers 8 9 La Terre dans l'univers 10 Le Soleil Les planètes telluriques... Diamètre : km Densité moyenne : 1.4 Composition : 92% H 7,8% He... Température photosphère : 6000 K Température cœur : K différences entre les planètes intérieures et extérieures orbites d/d terre UA UA taille r/r terre masse m/m terre composition Fe, Silicates, O 2 H,He,CH 4,NH 3 densité g/cm g/cm 3 atmosphère secondaire primaire La Terre dans l'univers 11 La Terre dans l'univers 12 2

3 Mercure Pas dʼatmosphère 1 jour 176 jours terrestres Surface criblée de cratères Champ magnétique -180 C < T < 430 C La Terre dans l'univers 13 La Terre dans l'univers 14 Venus Année = 225 jours terrestres 1jour 243 jours terrestres Rotation rétrograde Volcans actifs? Pas de champ magnétique Atmosphère : 95% CO 2 + 5% N 2 + nuages de H 2 SO 4 P = 90 atm. T " 467 C La Terre dans l'univers 15 La Terre dans l'univers 16 Terre Tectonique Volcans actifs Champ magnétique Atmosphère : 75% N % O 2 + CO 2 H 2 O liquide 1 satellite : Lune La Terre dans l'univers 17 La Terre dans l'univers 18 3

4 Mars Année = 686 jours terrestres 1jour 1 jour terrestre Volcans Atmosphère : 95% CO 2 + 3% N 2 + 2% Ar P = atm C < T < 27 C Calottes polaires: H 2 O, CO 2 La Terre dans l'univers 19 La Terre dans l'univers et les planètes gazeuses différences entre les planètes intérieures et extérieures orbites d/d terre UA UA taille r/r terre masse m/m terre composition Fe, Silicates, O 2 H,He,CH 4,NH 3 densité g/cm g/cm 3 atmosphère secondaire primaire La Terre dans l'univers 21 La Terre dans l'univers 22 La Terre dans l'univers 23 La Terre dans l'univers 24 4

5 Les planètes géantes ou planètes gazeuses Caractéristiques : - faibles densités : 0,7 (Saturne) 1,8 (Neptune) - grandes dimensions - atmosphères I (H, He) - anneaux et nombreux satellites Structures et composition :? - noyau rocheux (silicates?) - manteau dʼh et He métalliques - enveloppe H et He gazeux La Terre dans l'univers 25 La Terre dans l'univers 26 Les satellites Les satellites Seules Mercure et Vénus nʼont pas de satellites Densité : en général < 2 roches + glaces Lune et quelques satellites de Jupiter ont une densité > 2 composition proche des planètes telluriques La Terre dans l'univers 27 La Terre dans l'univers 28 Les comètes Les astéroides Origine : nuage dʼoort entre et u.a. du soleil. Petits corps rocheux de forme irrégulière. Origine : Ceinture principale entre Mars et Jupiter Composition variée : Fe + Ni, Fe + Ni + silicates, carbonées La Terre dans l'univers 29 La Terre dans l'univers 30 5

6 Où lire lʼhistoire du Système Solaire aujourdʼhui? comètes astéroïdes meteorites La Terre dans l'univers 31 La Terre dans l'univers 32 Les météorites chondrites : météorites non différenciés Densité : en général < à 2 roches + glaces Lune et quelques satellites de Jupiter ont une densité > à 2 composition proche des planètes telluriques Composition : 75% silicates + 25% Fe = péridotite ferreuse même composition que le Soleil (aux éléments volatils près) Age : 4,565 Ga même âge que la Terre et la Lune 3 La Terre dans l'univers 33 La Terre dans l'univers 34 achondrites - météorites différenciés Accrétion - Differenciation - Fragmentation a. pierreuses ou basaltiques (pyroxènes Fe, Mg, Ca) b. pauvres en Fe et Ca (pyroxènes Mg) c. ferreuses ou sidérites (alliage Fe+Ni) Composition moyenne des 3 achondrites = composition moyenne des chondrites. Age : 50Ma de moins que les chondrites Les achondrites sont des chondrites différenciées Planètes telluriques formées de la même façon a. pierreuses # basaltes de la croûte océanique b. pauvres en Fe et Ca # péridotites du manteau c. ferreuses ou sidérites # noyau La Terre dans l'univers 35 La Terre dans l'univers 36 6

7 La condensation des solides disque protoplanétaire Planétésimaux rocheux Planétésimaux de glace La Terre dans l'univers 37 La Terre dans l'univers 38 Quels matériaux pour fabriquer les planètes? Dans le système solaire interne : accrétion des condensats de métaux et de silicates Poussières Proto-Planètes Cette chaine de processus s est développée partout sauf dans la ceinture d astérôïdes où une fois formé Jupiter a bloqué les processus d accrétion Planètes telluriques SO-2 La Terre dans l'univers 39 La Terre dans l'univers 40 Dans le système solaire externe: les glaces condensent aussi Formation des corps du système solaire Planétésimaux Planétésimaux rocheux de glace Planètes telluriques Asteroïdes Planètes géantes Objets de Kuiper, Comètes Anneaux et disques Satellites de glace La Terre dans l'univers 41 La Terre dans l'univers 42 7

8 Le modèle de la nébuleuse froide Les quatre phases de la formation planétaire La Terre dans l'univers 43 La Terre dans l'univers 44 Le modèle de la nébuleuse froide Le modèle de la nébuleuse froide a) Nébuleuse de composition moyenne égale à celle du Soleil. b) Contraction rotation aplatissement c) augmentation de la temperature de la pression d) Formation du Soleil Le cœur de la nébuleuse est plus chaud que la périphérie variation radiale de la composition chimique de la nébuleuse : - Cœur : condensation des éléments les plus réfractaires formation de poussières de la composition chondritique qui flottent dans un gaz de H 2 et He. - à km : les minéraux commencent à sʼhydrater. e) Les poussières se percutent et sʼagglomèrent accrétion échauffement différenciation eʼ) Le vent solaire «souffle» le gaz de la nébuleuse vers la périphérie. les planètes extérieures capturent H 2 et He atmosphère les planètes intérieures fabriquent une atmosphère par dégazage des roches (H 2 O, CO 2, N 2 ). - à km : condensation de glaces de H 2 O, CH 4 et NH 3 sur les poussières de fer et silicates. La Terre dans l'univers 45 La Terre dans l'univers 46 scénario possible de l'accrétion et de l'évolution de la Terre Différenciation de la géosphère 1. nuage protosolaire 2. création des planétésimaux 3. accrétion de la planète 4. bombardement météoritique 5. différenciation interne, dégazage 6. accrétion océanique 7. croissance des premiers continents 8. Terre actuelle croûte, manteau, noyau - la terre se forme dans un milieu froid (entre -150 C et C) - la péridotite cristallise à 1000 C - la surface de "l'océan" de péridotite cristallise vite - le Fe est protégé (par 3000 km de péridotite) => refroidissement / cristallisation lente ça dure encore $ tomber vers centre, la cristallisation libère énergie $ noyau externe liquide et interne solide La Terre dans l'univers 47 La Terre dans l'univers 48 8

9 LʼHadéen : de -4,56 à -4,016 Ga - aucun vestige rocheux. - poussières, astéroïdes, et planétoïdes s'entrechoquent, s'agglomèrent - 4,56 Ga : planétoïde dʼune 10 aine km (= age et composition des chondrites) - entre 4.41 et Ga => croissance vers la taille actuelle température très élevée : chocs de collision, radioactive => océan de magma. différenciation par densité - matériel en fusion : le plus dense (Fe, Ni) sʼest enfoncé vers le centre -> noyau - matériel moins dense : épaisse couche autour du noyau => terre zonée. 4,016 Ga : plus vieille roche connue (mais : zircons ( Ga) recyclé dans des roches légèrement plus jeunes => surfaces continentales il y a 4,1-4,2 Ga Ma après lʼaccrétion ) mécanismes qui modèlent la surface de la planète volcanisme : permet la remontée d'éléments légers => croûte légère bombardement : processus dominant ds système solaire - très intense au début, puis en diminution (voir lune : cratérisation vs age ) tectonique des plaques : traduit en surface la convection brassant le manteau depuis 2 Ga la même activité qu'aujourd'hui érosion : Erosion, transport et dépôt de matière par le vent, lʼeau, des glaciers La Terre dans l'univers 49 La Terre dans l'univers 50 la terre planète active - mécanismes flux dʼénergie que lʼon mesure à la surface terrestre est de ~0.6 W/m 2 bombardement contraction gravitationnelle radioactivité effets de marée La Terre dans l'univers 51 9