Cours 3 - Les planètes

Classe inversée la
semaine prochaine :
Structure de la Terre

Pluton est-elle une planète ?
A. Oui
B. Non
C. Je ne sais pas
Quelquesbasessurlesplanètes

Qu’est-ce qu’une planète ?
Terme difficile à définir… redéfini en 2006 par l'Union
astronomique internationale :
- En orbite autour d’une étoile ;
- Sans toutefois être une étoile ;
- Suffisamment massive pour que l’effet de sa propre
gravité lui confère une enveloppe sphérique ;
- Dominant son environnement et ayant « dégagé le
voisinage autour de son orbite »

Des planètes en dehors du système
solaire ?
> 1000!!!

Au 01/01/2016 on
recense 2041 exoplanètes dans 1293sy
stèmes planétaires

Comment connaître la
masse d’une planète ?
Facile si la planète a un satellite : on utilise la
3ème loi de Kepler
a ae
foyer
e = excentricité
G = 6.67x10-11 m3/s2/kg
Masse de
la Planète
Distance
Planète-
Satellite
Période de
révolution du
satellite

Europe tourne autour de
Jupiter :
• Période T de 3.55j
• Distance a = 670900km
Exemple de Jupiter

Quelle est la masse de Jupiter ?
A. 1.9 1024 kg
B. 1.9 1025 kg
C. 1.9 1027 kg
D. 1.9 1030 kg
E. 1.9 1031 kg

1,00E+22
1,00E+23
1,00E+24
1,00E+25
1,00E+26
1,00E+27
1,00E+28
1,00E+29
1,00E+30
1,00E+31
SoleilJupiterSaturneU
ranusN
eptune
Terre
Vénus
M
ars
anym
ède
TitanM
ercureC
allisto
Io
LuneEuropeTritonPluton
La masse des
planètes
www.neufplanetes.org
Masseenkg
Masse de la Terre : 5.96 1024 kg
Masse de Jupiter : 1.9 1027 kg
Masse du Soleil : 1.9 1030 kg

Silicates
O, Si, Al, Mg, Na, Ca, K
Fer, nickel et soufre.
Roches et métaux.
LesoleiletlesplanètesQuelquesbasessurlesplanètes

80-90 mol% de H
10-20 mol% de He
et d’un peu de méthane
d < 2
Composition chimique
très proche de celle du
Soleil.
Gaz.
LesoleiletlesplanètesQuelquesbasessurlesplanètes

Catégorie : petite étoile jaune de type G2.
Masse : 2. 1030 Kg.
Volume : 1 392 000 km de diamètre (109 x D Terre).
Composition : Gaz = H (70%), He (28%).
Réacteur thermonucléaire : au cœur de l’étoile, fusion H en He.
Structure interne :
Lesoleiletlesplanètes

La chromosphère du Soleil avec en haut à
droite des protubérances, SOHO.Taches solaires.
SOHO, NGM Juillet 2004.
Protubérances
Protubérances
Télescope solaire suédois.
Le cœur sombre d’une tache
solaire (diamètre de la Terre).

Le soleil est une étoile de type
A. naine jaune
B. Une géante rouge
C. Une géante jaune
D. Une supergéante

Me
T
J
S U
N
Champmagnétique/Terre
Mars et Venus n’ont pas de champ
magnétique !
Avec les sondes envoyées, on peut
mesurer le champ magnétique

Noyau métallique :
Fer principalement
40 % de son volume
2/3 de sa M totale
 d élevée = 5,4.
Mercure

Atmosphère de Vénus.
Schéma de Vénus sans son atmosphère, d'après
la sonde Magellan.
Atmosphère :
dense (95 bars),
épaisse de 50 à 70 km,
96 % de CO2 ;
 effet de serre (460 °C).
Venus

La surface de Vénus photographiée
par la sonde Magellan.
Cartographie sonde Magellan :
- des milliers de volcans ;
- des dômes (coulées de lave) ;
- des cratères d’impact.
On considère que Vénus est volcaniquement active de nos jours…
…bien qu'aucune éruption n'ait été vue par la mission Magellan !

Relief (eau = agent d’érosion).Hydrosphère liquide et solide.
Atmosphère (vapeur d’eau).
Biosphère (H20)
Google Earth
World Wind Earth

Météore Cratère , (Arizona),
D = 1 km., 49000 ans.
Le Wolfe Creek (Australie),
D = 875 m, 300 000 ans.
Cratère du Manicouagan, Québec ;
Age = 210 Ma, D = 70 km,
 météorite D = 3,5 km.
D impact = 20 x D météorite.
Cratère du Chixculub,
Mexique ;
Age = 65 Ma,
D = 200 km,
 météorite D = 10 km.
Cratère du Popigai, Sibérie ;
Age = 40 Ma, D = 100 km,
 météorite D = 5 km.
Le plus gros fragment de météorite
(Hoba = sidérite de 60 T) connu à ce
jour a été trouvé en 1920 en Namibie.

Etagement bien visible qui résulterait d'un dépôt de
sédiments dans un ancien lac maintenant asséché.
Viking I.

Atmosphère = 95 % CO2.
Pression : 0,01 bar ; faible gravitation et
pas de champ magnétique pour se
protéger du vent solaire.
Un cyclone de 300 km
de diamètre

Cérès : le plus gros astéroïde

Multi-impact de Shoemaker-Levy 9,
Image UV, NASA, juillet 1994.
Io
Impacts S-L.
Jupiter

4 gros satellites et 36 petits satellites
La glace domine (noyau rocheux ?).
Activité géologique décroissante de façon centrifuge.
Couche de glace fissurée.
Io. Europe.
Callisto.Ganymède.

Haemus Mons est une montagne
localisée près du pole sud d'Io, 100 sur
200 km à la base.
Io, La caldeira du volcan Tupan
d'après des photos de la sonde
Galilèo en aout 2001.
Io, Volcan Pelé, Galileo.
Io, éruption
Masubi,
Galileo.
Io et ses volcans de soufre.

Triton et ses volcans/geysers d'azote.
L’évolution orbitale de
Triton fait qu'il se
rapproche de Neptune.
Dans 100 Ma, il sera si
proche de Neptune qu'il
se disloquera, et Neptune
héritera d'un superbe
anneau supplémentaire !
Neptune

Comète de Halley photographiée le 13
Mai 1910, source NASA.
Noyau de Halley, sonde
Giotto, Mars 1986, ESA.
Venus
Halley, 1886, Giotto,
ESA.
Halley…
tous les 76 ans.
- De la ceinture de
Kuiper, à peine au-
delà de l'orbite de
Neptune.
- Du nuage d'Oort.
Corps de forme irrégulière.
1 km < D noyau < 10 km.
Noyau = glace et de poussière.
En se rapprochant du Soleil, la glace de leur noyau s'évapore
 nuage de poussière tout autour = chevelure
(peut atteindre plusieurs dizaines de milliers de km de D.

Comment expliquer la zonation chimique du Système Solaire
et les différents états de la matière (roche, gaz et glace) ?
Comment expliquer la petite
taille des planètes telluriques
et leur atmosphère ?

La séquence de condensation générale… à partir de la nébuleuse
solaire
(gaz enrichi en éléments lourds).
1600 K
1300 K
800 K
1000 K
500 K
175K
150 à
120 K
et hydrates solides NH3 H20, CH4
H20.
H et He ne condensent pas
(les 20 K ne sont pas atteints).
JP Bourseau, UCBL1
Des expériences de condensation de mélanges gazeux et surtout des
calculs thermodynamiques montrent :
Champ du Fer :
1600 à 1300 K
Champ des Silicates
1200 à 400 K
Champ des
glaces :
175 à 120 K
3.Uneplanète,unehistoire

• Les poussières s’attirent de manière électrostatique
• Lorsqu’elles deviennent plus grosse : attraction
gravitaire
• Problème : petits corps (< 1km) détruits facilement
par les collisions
Comment passer d’une poussière à un corps d’1km ~
comment passer d’acides aminés à la cellule
Accrétion
Des poussières aux planètes
Des poussières
aux embryons de planètes…

Image ALMA

Planètes gazeuses :
1- Noyau de glaces
2- Capture des gaz
Croissance rapide !
Planètes rocheuses :
Impacts
Croissance lente
A partir d’1km de diamètre…
Accrétion

• Les gros corps croissent
plus vite que les petits
(gravité + section efficace)
Accrétion
Des poussières aux planètesCroissance des embryons
(<1000km)

Comment la Lune s’est-elle formée ?
A. Elle a été extraite de la
Terre quand elle
tournait très vite
B. Elle s’est formée après
un énorme impact
C. Elle dérivait et a été
capturée par la gravité
terrestre
D. Je ne sais pas

Énergie libérée
(M’Mars’=7x10^23kg)
Augmentation de T (Cp
=1000 J/kg/K)?
• Formation de la Lune
- impact d’un corps de la taille de Mars
 Fusion ?
Les impacts géants
Accrétion
E cinétique = 1/2 M v^2
E cinétique = MT*Cp*DT
R
GM
ev 2
 = 11 km/s
G = 6.67x10-11 m3/s2/kg

Chimie initiale
Poussières
Chimie finale
Taille finale100 Ma
Grand bombardement
météoritique (durant 200Ma)
600 Ma après

Pour séparer les matériaux
• Densités différentes :
les matériaux lourds tombent,
les légers montent
• MAIS résistance des matériaux
 Pour faire une croûte et une atmosphère, il
faut fondre les matériaux !
La différenciation

La différenciation

Terre non
différenciée
Ségrégation du noyau

Silicates
‘fondu’
Gouttelettes
de métal

Noyau
Manteau
primitif

Ce qu’il faut retenir
•Ce qu’est une planète
•Les types de planètes
•Comment connaître la masse et la
composition de la planète
•Les caractères particuliers des
planètes du système solaire
•Les causes des différences entre les
planètes
•Histoire de l’accrétion et

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