exercice exoplanètes
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Exercice : Une planète habitable autour de Gliese 581 ? Les astronomes cherchent à savoir si certaines des quelque 500 exoplanètes (c'est-à-dire des planètes appartenant à d’autres systèmes solaires) qui ont été découvertes ces dernières années remplissent les conditions nécessaires pour abriter la vie. PARTIE 1 : On considère aujourd’hui que ces conditions dépendent de : - L’étoile : Un système à étoile unique comme le nôtre semble a priori plus favorable car les planètes se retrouveront naturellement sur des orbites quasi-circulaires et stables. La masse de l’étoile devrait probablement se situer entre la moitié et le double de celle du Soleil - L’orbite : La taille de son orbite. La distance de l’étoile à la planète doit être bien ajustée pour que celle-ci puisse recevoir une quantité d’énergie optimale afin d’assurer l’existence d’eau liquide (zone habitable) Pour des raisons de stabilité de la température moyenne, il semble également nécessaire que l’orbite soit pratiquement circulaire, comme celle de la Terre. - La masse de la planète est un paramètre essentiel. (Idéale = entre 1 et 10 fois la masse de la Terre) Elle doit d’abord être suffisante pour que la gravité soit en mesure de retenir des éléments légers comme le carbone ou l’oxygène. La planète doit aussi contenir suffisamment de matière radioactive pour pouvoir libérer de l’énergie pendant des milliards d’années. Cette énergie est cruciale pour soutenir un volcanisme, qui est probablement un facteur essentiel. - La planète doit posséder une atmosphère. D’abord, parce que la synthèse de molécules organiques en quantités non négligeables ne peut pas se faire dans le vide. Ensuite, parce que cette atmosphère constituera elle aussi un écran protecteur qui empêchera les premières molécules complexes d’être détruites par le rayonnement solaire, en particulier dans l’ultraviolet et les rayons X et enfin parce qu’elle module la température (effet de serre) en fonction de sa composition et de sa densité. - En plus d’une atmosphère, la planète doit disposer d’une hydrosphère, Une large quantité d’eau liquide. C’est dans cette hydrosphère, qui offre par ailleurs une protection accrue contre les rayonnements nuisibles, que les molécules se retrouveront en concentration suffisante pour permettre des réactions chimiques en grande quantité. L’eau est de plus l’un des éléments nécessaires à de nombreuses interactions chimiques nécessaires à la vie (du moins dans une forme similaire à la nôtre). - Un autre élément probablement essentiel est une lithosphère C’est-à-dire une surface solide, rocheuse. PARTIE 2 : Une candidate possible : Gliese 581d (Doc1)Gliese 581 est une étoile « naine rouge » située à 20,5 années-lumière du soleil, dans la constellation de la balance. Petite et moins lumineuse que le soleil. On a identifié autour de l’étoile 4 planètes autour de cette étoile. Leur masse est identifiées aux environs de 5 et 10 masses terrestre pour G.c et G.d, les modèles proposés semblent indiquer qu’il s’agit de planètes telluriques. Gd, plus proche de son étoile que la Terre, reçoit trois fois moins d’énergie de son étoile et il est fort probable que les forces gravitationnelles , dues à cette proximité, ont bloqué la rotation de la planète sur elle-même, (comme dans le cas de la Lune autour de la Terre). Une face de la planète serait donc en permanence exposée au rayonnement de l’étoile et l’autre perpétuellement dans l’obscurité. Dans ces conditions, on pouvait craindre que l’atmosphère et l’eau de la planète ne se condensent totalement côté nuit, interdisant l’existence d’un climat propice à l’eau liquide et à la vie. L’atmosphère serait dense et riche en CO2 Des recherches récentes ont permis la production d’un modèle numérique de climat qui montrerait l’existence de vents suffisamment importants pour que l’atmosphère soit « brassé » autour de la planète et limite les écarts trop importants de température (doc2 et 3) Doc 2 Froid Chaud Doc 3 : Cartes des températures à la surface, modélisée pour G.d avec une atmosphère de 20 10 Pa de CO2 et pour différentes vitesses de rotation a) Modèle figé avec un côté jour et un côté nuit. b) Rotation lente c) Rotation plus rapide. 5 Dans tous les cas les températures sont comprises entre 10 et 35°C. Question : En vous basant sur le document présentant les conditions nécessaires à une planète pour accueillir la vie, discuter* la possibilité que Gliese d soit une planète habitable. * discuter = trouver les arguments POUR et CONTRE AIDE : - Dans la partie 1, relever les conditions necessaires pour qu’une planète soit habitable - Dans la partie 2, relever dans les documents les informations indiquant que les différents critères sont remplis …ou pas.
