Clefs n°58 Automne 2009
Clefs n°58 Automne 2009
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°58 de Automne 2009

  • Périodicité : annuel

  • Editeur : CEA

  • Format : (210 x 297) mm

  • Nombre de pages : 168

  • Taille du fichier PDF : 7,3 Mo

  • Dans ce numéro : dans les secrets de l'Univers.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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34 L’astrophysique et l’exploration de l’Univers L'exploration du système solaire nous l'a appris, et la découverte d'exoplanètes l'a confirmé : la Terre n'est qu'une planète parmi d'autres. Elles sont toutes nées dans une nébuleuse de gaz et de poussière entourant une jeune étoile. Dès que l'astre central cesse sa contraction initiale, commence un processus complexe, qui voit des éléments de la nébuleuse se condenser en grains puis en corps plus importants, les planétésimaux, puis en embryons. Loin de l'astre, ceux-ci finissent par accumuler une masse de gaz importante et deviennent de ce fait des planètes géantes gazeuses. Ces premières-nées, comme Jupiter dans notre système, commandent alors le ballet des planétésimaux intérieurs. Entre accrétions et collisions, ceux-ci engendreront les planètes telluriques comme la Terre. Rien n'est figé cependant, puisque les proto-planètes peuvent migrer à l'intérieur du disque selon des itinéraires variés. Quand et pourquoi cette migration s’arrête est aujourd'hui activement étudié afin de bien comprendre la formation des systèmes planétaires stables. Les planètes : un ballet de petits astres virevoltants avant le final de leurs naissances Jupiter vu par la sonde Cassini. Jupiter a déterminé toute l’histoire du système solaire. Il a joué un rôle au moment de la formation de Saturne et a aidé à celle des autres géantes, et même des planètes telluriques. En particulier, il était juste « au bon endroit » pour favoriser l’apparition de notre Terre. CLEFS CEA - N°58 - AUTOMNE 2009 Comment est né notre monde L’exploration du système solaire, la découverte de planètes extrasolaires, de nouvelles idées et de puissantes simulations numériques ont permis de mieux comprendre comment se forment les planètes. Il est alors apparu que le résultat aurait pu être tout autre, tant la forme finale d’un système planétaire dépend des conditions initiales. NASA/JPL/Space Science Institute
L e siècle qui vient de s’achever restera dans notre histoire comme celui de l’exploration du système solaire. Les hommes ont marché sur notre satellite et rapporté des pierres lunaires pour les analyser dans leurs laboratoires. Des robots ont exploré Mars, étudié sa surface, mesuré ses vents et constaté l'absence de vie. Des sondes automatiques ont atterri sur Vénus, d'autres ont percé ses nuages et révélé les détails de sa surface. La comète de Halley, plusieurs autres comètes, des astéroïdes, Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune et leurs environnements ont reçu la visite d'engins fabriqués par les hommes. Les grands moments de cette exploration ont été les missions Apollo vers la Lune à la fin des années 1960, la mission Viking vers Mars au cours des années 1970 et surtout la mission Voyager qui a atteint les confins du système solaire au cours des années 1980. Le début du 21 e siècle coïncide avec le retour vers Mars et vers le monde de Saturne avec la mission Cassini-Huygens, à laquelle participent activement les chercheurs du CEA, qui ont d’ailleurs collaboré à la construction de l'un des détecteurs infrarouges de la sonde. L’ample moisson de données de ces dernières décennies, qui continue encore aujourd’hui, a bouleversé la pensée scientifique. Des simulations numériques sophistiquées ont permis de tester plusieurs modèles et d'ouvrir de nouvelles pistes. Les astrophysiciens ont alors réalisé que la Terre est une planète parmi d’autres qu'on peut étudier en la comparant avec ses voisines. Ils ont compris que le système solaire est beaucoup plus riche que prévu, tant par la diversité des corps qui l’habitent que pour la variété des phénomènes physiques qui s’y déroulent. La découverte récente de planètes extrasolaires ainsi que l’observation de sites de formation d’étoiles ont permis de faire un bond significatif dans la compréhension de nos origines. Un nuage s’effondre L’histoire de notre système a commencé il y a environ 4,55 milliards d'années. Quelque part dans la Galaxie, un nuage de gaz interstellaire s'est effondré sous son propre poids pour donner naissance à une étoile Mercure Vénus Terre Mars Jupiter –leSoleil – entourée d’une nébuleuse gazeuse qui s'est très vite aplatie, formant un disque. Les réactions chimiques étant très sensibles à la température, la composition chimique dépendait de la distance au Soleil : de plus de 2 000 K près de l’étoile à quelques dizaines de degrés au-dessus du zéro absolu aux confins du système solaire. Des composés réfractaires (oxydes d’aluminium, de calcium et de titane, des silicates de magnésium, du feldspath de sodium et de potassium, des oxydes de fer) et bien d’autres minéraux sont ainsi apparus près du Soleil, alors que des glaces d'eau, de dioxyde de carbone, de méthane ou d’ammoniac se formaient à la périphérie. Mais comment passer d’un disque gazeux entourant une proto-étoile au cortège des planètes que nous connaissons ? Dans les années 1980, les astronomes ont imaginé une succession d’étapes conduisant inexorablement à un état final unique avec des planètes telluriques près du centre et des planètes géantes à la périphérie. Tous les systèmes planétaires devraient donc ressembler au nôtre. La détection des planètes extrasolaires, le développement des modèles théoriques et l’exploration même du système solaire ont permis de réaliser, vingt ans plus tard, que le processus de formation d’un système planétaire autour d’une étoile est en fait beaucoup plus complexe et peut conduire à une grande variété de situations finales. Saturne Uranus Neptune L'exploration du système solaire, menée de pair avec une recherche vigoureuse et avec l'utilisation de nouvelles techniques d'observation à partir de la Terre, a suscité la naissance d'une nouvelle science essentiellement pluridisciplinaire : la planétologie. L'étude comparée des planètes est un excellent moyen de mieux connaître la Terre. La nébuleuse de la Carène. Grâce à l’observation des sites de formation d’étoiles, les astrophysiciens peuvent imaginer comment il est possible de passer d’un nuage interstellaire à une nébuleuse proto-stellaire puis à un soleil entouré d’un disque de poussières et de gaz. CLEFS CEA - N°58 - AUTOMNE 2009 35 International Astronomical Union NASA, ESA, N. Smith (University of California, Berkeley), and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)



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