Jupiter et les satellites galiléens : un système solaire modèle

Jupiter et les satellites galiléens :
un système solaire modèle miniature ?
Galilée, 1610
16 satellites connus ; quatre familles
Satellites
demi grand
axe .1E6 km
dimension
Ø
révolution
4 petits très proches
Adrastée, Métis, Amalthée,
Thébée
0.12-0.22
~10-50 km
directe
4 gros (Galilée, 1610)
Io, Europe, Ganymède,
Callisto
0.4-1.8
~1800
-2600 km
directe
4 petits lointains (Léda,
Himalia, Lysthée, Elara)
11-12
~8-90 km
directe
4 petits plus lointains
(Anaké, Carme,
Pasiphaé, Sinope)
21-24
~15-25 km
rétrograde
Jupiter : un système solaire modèle miniature ?
La plus grande des planètes.
Seize satellites.
Emet plus d'énergie qu'elle n'en reçoit.
Jupiter est-elle une étoile ?
Un système solaire miniature ?
Réactions thermonucléaires au cœur ?
Pas suffisamment massive.
Noyau : 30 000° et 100 millions de bars
Insuffisants pour réactions thermonucléaires (T=10 millions
de degrés et P = plusieurs milliards d'atmosphères )
Jupiter
Amalthée
Io
Europe
Ganymède
Ganymède
Callisto
La densité des quatre satellites galiléens décroît en fonction de leur
distance à Jupiter --- évolutions chimiques différentes
Ganymède
d=1,93
Europe d=3,03
Io d=3,5
Callisto d=1,86
Io d=3,5
Ganymède
d=1,93
Europe d=3,03
Callisto d=1,86
Io
D = 5 fois le rayon de Jupiter
densité = 3,5
Constitué de roches.
Pas de cratères d’impact
-- Surface très jeune (sels
cristallisés riches en Na, de
larges dépôts de S, de SO2, de
couleurs rouge-jaune).
8 volcans (projections 70 à 300
km d’altitude, vitesses de 300 à
1000 m/s.)
Régions volcaniques très actives,
(sans dômes, ni reliefs
apparents).
100 m de couches volcaniques par
million d’années
--- aucun cratère d’impact (bien
que l’on trouve des vallées, sillons,
montagnes).
Activités volcaniques (ponctuelles) de Io
Activités volcaniques (ponctuelles) de Io
Similitudes avec la Terre …?
Géoide terrestre
–100 m (violet) à +85 m (rouge )
Zones hautes : Nouvelle Guinée, Yellowstone hotspot, chaîne Hawaï
Zones basses : Inde, baie d’Hudson, z. subduction
Point chaud d’Hawaï
Point chaud de Yellowstone
Point chaud
Dorsale océanique
(divergence)
Subduction
(convergence)
Raison de l’activité de Io ?
Hypothèse 1 :
Désintégration d’éléments radioactifs contenus dans les
roches (comme sur la Terre) ?
Il faudrait 100 fois plus de Th et U que ce que l’on trouve
dans les planètes telluriques. Hypothèse douteuse
Hypothèse 2 :
Io très proche de Jupiter --- très forts effets de
marée (« ioide » ellipsoïde ; bourrelet moyen permanent et fixe
de 7 km).
+ déformation de l’orbite de Io par Ganymède et autres
satellites
Déformation différentielle de la surface pendant sa
révolution autour de Jupiter (oscillation +/- 100 m !)
--- libération d’énergie + fort volcanisme.
Ganymède
Le plus grand satellite du
système solaire.
D Ganymède > D de Mercure.
d très faible (d = 1.93).
--- Surface composée de glace,
Intérieur : glace + silicates.
Montagnes (environ 1000 m),
des vallées parallèles, et de
nombreux impacts de
météorites.
--- Plus d’activité géologique
depuis 3.5 milliards d’années.
Voyager 1979
Galileo 1996
Impact : Ejectats blancs
Ganymède et la mesure de la vitesse de la lumière…
2 UA
Jupiter
A
Soleil
Terre
B
Ganymède
L’intervalle observé entre deux occultations de Ganymède est de 171,99 h
(~7j 4h terrestres)
⇒ dans 1/2 année (A->B) il y a donc ~ 25 occultations.
⇒ prévision : la 26ème devrait avoir lieu après 25 x 171,99 heures.
En réalité elle à lieu 1000 s (~ 17 min) après cette prévision …?
Entre-temps, la terre s’est éloigné de 2 UA = 3OO.1E6 km
La lumière à donc du parcourir cette distance en plus entre l’observation en
A et en B.
c = 300. 1E6 km/1000 sec = 3. 1E8 m.s-1 [Ole Rømer (1676)]
Europe
Satellite galiléen le plus petit et le
plus brillant.
Surface, la plus lisse de tout le
système solaire, est constituée d’une
croûte de glace.
Nombreuses craquelures et
fractures (effet de marée de
Jupiter).
Noyau formé de silicates solide (d =
3.03).
Le reste est constitué d’eau, où
flotte la glace…
Europe
Masse volumique d'Europe est de 3,05 g/cm3.
glace pure (d=1) < Europe (d=3,05) < chondrite pure
(d=3,5).
Mélange chondrite + x% glace
100 . 3,05 = x . 1 + (100-x) . 3,5
-- x = 20% en volume
Cette proportion de glace sur Europe correspond à une couche
d'H2O de 100 km à la surface du satellite.
R=1 500 km
(100 km de glace en
surface)
H20sol
H20liq
Fe-Mg
Fe-Ni
Similitudes avec la
Terre …?
Modèles d’Europe
Fumeurs noirs des dorsales
Geysers de Yellowstone
activité bactérienne en conditions
extrêmes
Antarctique (Vostok)
Forage max. 3500 m !
Modèle potentiel
d’Europe…?
Bactéries de Vostok
Vostok
Exploration et échantillonnage
du lac de Vostok et de
l’océan d’Europe…!
Europe