Les planètes du système solaire: structure et dynamique
publicité
Les planètes du système solaire: structure et dynamique Chrystèle Sanloup Xena Structure interne des planètes Expérience de Cavendish – Stratification de la Terre 1798 M m r f r m r mMG f = 2 r MT G g= 2 RT M # G = 6,673 " 10 !11m3 " kg!1 " s !2 " MT = 5,974 ! 10 24 kg soit d = 5,52 Modèles de structure interne Données: masse, rayon et moment d’inertie Moment d’inertie, I : Mercure Vénus Mars Planètes géantes Modèle de sphère homogène rayon r masse M Jupiter Saturne Uranus/Neptune Satellites galiléens Dynamique des planètes Mercure Lune: basaltes et anorthosite Stratigraphie lunaire de l’hadéen Eon Hadéen Eres Ga Imbrien 3.80 Nectarien 3.95 Basin-Groups 1-9 4.15 Cryptique 4.56 Vénus Mission Magellan Gula Mons Sif Mons 730 km 2 km 3 km Aine corona+pancake Western Eisla Tesserae vénusiennes plissement Dynamique interne terrestre Mesure du flux de chaleur ⇒ Flux total: ~ 44 TW dont ~25 de radioactivité Modélisation analogique Modélisation numérique Tomographie sismique Concept de point chaud Carte du volcanisme de points chauds Champ magnétique terrestre Carte isocline du champ magnétique Modèle analogique ⇒ Viscosité fer liquide: 1-2 10-2 Pa·s Champ de vitesse à la surface du noyau liquide (Hulot et al., Nature 2002). 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 Le cas de Mars Recherche de l’eau sur Mars: 1) Cratères à ejectae lobés 2) Observation de réseaux fluviatiles +fluides crateres Science Le cas de Mars Mission Spirit/Opportunity Affleurements littés de sulfates Mais pas de carbonates Le cas de Mars • Mission Mars Express: instrument Omega 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 Marwth Vallis 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 Activité interne des planètes telluriques Mars: Ra~106 Flux de chaleur moyen~20mW/m2 Vénus: Ra~108 Flux de chaleur moyen~60mW/m2 Activité interne des planètes telluriques Nombre de Rayleigh : #$ gh 3 %T Ra = !" Champ magnétique des planètes telluriques Satellites galiléens: - Ganymède: champ interne - Europe, Callisto: champ induit Satellites galiléens Imagerie thermique Plus de 100 volcans actifs! 300 km Panache de Pele Io Titan Images Radar Huygens Titan: origine du méthane atmosphérique ? Jupiter IR visible Saturne Neptune Uranus Image IR Champ magnétique des planètes géantes Expériences de choc Jupiter - Saturne Uranus - Neptune NH3 H2O Le Soleil Couronne solaire Granulation solaire - Convection 5000 km Formation des planètes 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 380 000 ans après le Big-Bang Big-Bang temps 0 Age Sombre 1éres étoiles 0.5109an Renaissance Cosmique Fin de l'âge sombre Evolution des Galaxies Système solaire 9 109an Aujourd'hui 13.7 109an 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 (380 000 ans après le Big-Bang) 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 Séquence de condensation Chondrite CV3 taille ech. 4 cm Chondre Poussière Interstellaire taille ech. 10 µm Météorites martiennes EETA79001 Age du système solaire – Age de la Terre • Age de la Terre (Patterson, 1956) 238U→206Pb, T1/2=4.5 109 a 235U →207Pb, T =0.7 108 a 1/2 + variations du 129Xe/130 Xe (basaltes, manteau, atmosphère, météorites) 129I→129Xe, T1/2=17 Ma Age des inclusions refractaires T = 4568,3 ± 0,4 Ma Bombardement météoritique ○: datation échantillon Apollo 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) Les sources d’énergie interne • Radioactivités longues périodes: • Radioactivités éteintes: 26Al→26Mg, 60Fe→60Ni, T1/2=0.7 Ma T1/2=1.5 Ma Océan magmatique Signature solaire des gaz rares (basaltes OIB) ⇒ Equilibration entre atmosphère primitive (solaire) et les silicates Pratique pour la formation du noyau εW=ε 182W 182Hf →182W, T1/2=9 Ma ⇒ Formation du noyau en 30 Ma
