Les Défis du CEA n°176 déc 12/jan 2013
Les Défis du CEA n°176 déc 12/jan 2013
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°176 de déc 12/jan 2013

  • Périodicité : mensuel

  • Editeur : CEA

  • Format : (200 x 297) mm

  • Nombre de pages : 24

  • Taille du fichier PDF : 1,9 Mo

  • Dans ce numéro : l'habitabilité des mondes.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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grand angle L’habitabilité des mondes• Géante rouge : état avancé dans la vie d’une étoile quand celle-ci, après avoir brûlé tout l’hydrogène dans son cœur, voit celui-ci se contracter, chauffer et, par ajustement, son enveloppe gonfler jusqu’à atteindre plus de 100 rayons solaires.• Dynamo fluide : L’effet dynamo consiste en la génération spontanée d’un champ magnétique qui s’auto-entretient.• Vent solaire : projection de particules atomiques (essentiellement protons et électrons) par la haute atmosphère du Soleil.• Éruption solaire : matière coronale ionisée éjectée à plusieurs milliers de kilomètres d’altitude.• Interaction gravitationnelle Terre- Soleil : phénomène d’interaction physique qui cause l’attraction réciproque des deux corps entre eux, sous l’effet de leur masse. des équipes du CEA-Irfu travaillent à dessiner l’évolution de la Terre dans la zone habitable en fonction de l’âge, de la luminosité et donc de l’activité du Soleil. Leurs projections dans 7 milliards d’années montrent que notre étoile sera une géante rouge• tellement grosse qu’elle « absorbera » notre planète, après avoir détruit son atmosphère et fait disparaître ses océans. Les colères du Soleil Sur des périodes bien plus courtes, l’activité du Soleil impacte tout autant la Terre. Et ce, à travers des phénomènes liés à son activité magnétique. Induite par le processus de dynamo fluide•, l’amplitude du magnétisme solaire dépend à la fois de la vitesse de rotation et de son cycle d’une durée de 11 ans. « À l’échelle d’un cycle, les variations du magnétisme ont un effet sur la couronne solaire (atmosphère chaude du Soleil) qui est à l’origine du vent solaire•. Et lorsque ce magnétisme solaire est puissant, il amplifie le vent solaire jusqu’à provoquer des tempêtes et des éruptions solaires• générant des particules qui atteignent l’atmosphère terrestre », explique Sacha Brun. Ces nuages chargés de particules d’origine solaire peuvent alors perturber le champ magnétique de notre planète et provoquer des dégâts sur notre réseau électrique. En étudiant la présence de ces particules dans les glaces polaires ou les stries des arbres, les équipes du CEA commencent à comprendre comment la dynamo solaire s’organise sur des cycles solaires de 11 ans. Des résultats qui permettraient de prévoir d’éventuelles perturbations des communications radioélectriques sur Terre. La prochaine mission du satellite européen Solar Orbiter 3 devrait leur permettre de progresser sur la compréhension du magnétisme solaire. Un bouclier magnétique pour la Terre Heureusement, la Terre a de quoi se défendre face à ces « agressions » : son propre champ magnétique la protège des jets de matière et sa masse, suffisamment importante, lui permet de retenir et de conserver son atmosphère. Ce ne fut pas le cas de Mars qui, il y a 3,7 milliards d’années, a subi un changement climatique brutal dû à l’arrêt de son champ magnétique, lié à sa trop petite masse, qui n’a pas pu la protéger du vent solaire. La planète a alors écumé une forte érosion et a perdu rapidement la quasi-totalité de son atmosphère, voyant sa température chuter drastiquement en dessous de 0 °C pour présenter le visage d’un désert gelé qu’on lui connaît aujourd’hui… L’interaction gravitationnelle Terre-Soleil• et donc les effets de marée, sont d’autres paramètres déterminants pour le développement de la vie sur Terre. En effet, le Soleil exerce une action attractive sur la Terre qui la maintient sur son orbite. Or, une orbite trop elliptique voire instable de la planète n’aurait pas permis de réunir durablement des conditions favorables à la vie. Malgré les fortes protections de la Terre, il apparaît qu’au cours du dernier siècle, sa température moyenne a augmenté de l’ordre de 0,9 degré. Si le Soleil peut expliquer au mieux (dans l’état actuel des connaissances) 0,2 à 0,3 degré de cette hausse, c’est l’impact anthropique, dominant depuis 1950, qui en est la cause principale. Xxxxx Note : 3. Solar Orbiter Projet de satellite d’observation du Soleil de l’ESA, développé avec une participation de la NASA. Simulation du champ magnétique solaire. CEA CEA-Irfu L’Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’Univers appartient à la Direction des Sciences de la Matière du CEA. Ses activités scientifiques relèvent de l’astrophysique, de la physique nucléaire et de la physique des particules. La plus grande partie se fait dans le cadre de programmes internationaux, en étroite collaboration avec de nombreux laboratoires français et étrangers. Huit thèmes majeurs : cinq couvrent des champs thématiques de physique et trois concernent les développements instrumentaux et la valorisation des connaissances de l’Irfu dans le domaine de l’énergie nucléaire. 827 Chercheurs, ingénieurs, techniciens, administratifs, thésards et post-docs. 742 100 Publications en 2012. Projets menés à l’Irfu, tous domaines confondus. 18 Les défis du CEA Plus d’informations sur www.cea.fr
CEA interview Vincent Minier, astrophysicien au CEA-Irfu et organisateur des colloques « Originalités de la Vie » Les conditions de la vie dans la genèse des étoiles L’origine des conditions indispensables à la vie demeure mystérieuse. Se trouvent-elles dans l’Univers avant la formation d’un système solaire ? Apparaissent-elles au moment de la naissance de la planète ? Des interrogations sur l’habitabilité des mondes qu’explique Vincent Minier. La chimie nécessaire à l’apparition de la vie est-elle présente dans le milieu interstellaire avant même la formation d’un système solaire ? Pour fabriquer les briques élémentaires du vivant, a priori oui puisqu’on y trouve du carbone, de l’oxygène, de l’hydrogène, de l’azote, du phosphore, du soufre, de l’eau et enfin, des molécules organiques en abondance. D’ailleurs, eau et molécules organiques ont également été découvertes dans la composition chimique des comètes•. Cela peut laisser supposer que ces astres glacés ont joué un rôle dans l’habitabilité des planètes : après avoir capté les molécules du milieu interstellaire lors de la formation du système solaire, ils ont pu chuter sur ces planètes et ainsi les ensemencer directement en eau et molécules organiques, voire en acides aminés. Mais, en y regardant de plus près, il s’avère que cela n’est pas aussi simple. L’environnement interstellaire est-il « stable » et donc favorable à l’habitabilité ? Cet environnement est le théâtre d’un grand nombre de phénomènes violents. La formation des étoiles, par exemple, se déroule de façon assez turbulente. La très grande majorité naît en grandes fratries, appelées amas, au sein d’un nuage moléculaire à la suite de son effondrement local formant des cocons protostellaires. À l’intérieur de ces derniers apparaissent des étoiles de masses diverses, seules ou sous forme multiple. Plusieurs générations d’étoiles peuvent se former de la sorte dans un même nuage sur plusieurs dizaines de millions d’années. C’est d’ailleurs ainsi que notre Soleil est né. Les étoiles sœurs sont alors en interaction les unes avec les autres : les étoiles massives (10 fois la masse de notre soleil), bien que minoritaires, finissent par exploser en Supernovæ après quelques millions d’années. Cela a un aspect positif en raison du rejet de leurs éléments lourds (carbone, oxygène, fer…) dans le milieu interstellaire, mais également nocif puisqu’elles émettent des rayonnements capables de dégrader les molécules organiques. De quelle nature doit être l’étoile pour permettre la formation de planètes ? Une fois l’étoile formée, le disque protoplanétaire qui l’entoure (issu du cocon protostellaire) se met en place et les premières briques nécessaires à la formation des planètes apparaissent. Mais les étoiles naissant majoritairement en systèmes binaires, il faut que la distance et l’interaction gravitationnelle entre les deux étoiles autorisent la survie de ce disque. Par rapport à cela, notre système solaire est spécifique puisqu’il n’a qu’une seule étoile, le Soleil. On pense d’ailleurs qu’il s’est échappé progressivement de son amas. Les planètes n’ont donc pas été gênées au cours de leur formation par les effets d’une étoile binaire•. Le cas particulier de la Terre et du Soleil est vraiment le reflet d’une accumulation de faits favorables extrêmement importants ! Propos recueillis par Amélie Lorec• Comètes : petits corps constitués d’un noyau de glace et de poussière. Elles sont des vestiges de la formation du système solaire et résident en majorité dans sa périphérie.• Étoile binaire : appelée aussi système (stellaire) binaire ou étoile double physique, elle est une étoile multiple composée de deux étoiles orbitant autour d’un centre de gravité commun. Décembre 2012 - Janvier 2013 N°176 19



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