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Portrait de groupe |
Aperçu |
Le Système
solaire se compose du Soleil et de la multitude
des corps (planètes, astéroïdes,
comètes,
poussières), qui tournent autour de lui,
dans le vide de l'espace. Ces corps, constitués de matière
solide, que ce soit de roches (principalement des silicates) ou de glace
(majoritairement d'eau), sont très petits par rapport à l'étoile.
Quand ils ont une production interne d'énergie, elle est incomparablement
plus faible que celle du Soleil, et pour l'essentiel c'est à lui
qu'ils doivent l'énergie. Formés tous à peu près
à la même époque, c'est-à-dire il y a un peu
plus de 4,5 milliards d'années, les divers corps qui gravitent autour
du Soleil peuvent être considérés comme des sous-produits
de la formation de l'étoile.
L'époque de la formation - Notre Soleil s'est formé comme les autres étoiles par un processus d'abord de fractionnement d'une portion de nuage interstellaire, puis d'accumulation de matière sous l'effet de la gravitation. Les planètes sont issues pour leur part de l'accumulation secondaire de la matière résiduelle qui entourait le Soleil lors de sa formation. Jusqu'ici, les théories donnaient l'image d'un contexte relativement tranquille de ce système, que l'on imaginait s'être bâti initialement dans les tréfonds d'un obscur et froid nuage de gaz et de poussières. Mais la découverte dans des météorites d'éléments issus de la désintégration de fer-60, un isotope qui ne peut être synthétisé que dans le coeur des étoiles massives a confirmé, en 2004, l'idée (jusqu'ici émise seulement parmi d'autres possibilités) que le Système solaire s'est formé bien plus certainement dans un environnement violent, à proximité d'étoiles massives.Le Soleil, une étoile plus brillante qu'environ 80 % des étoiles de la Galaxie, est de loin le membre le plus massif du système solaire. C'est une énorme boule d'environ 1,4 million de kilomètres de diamètre, avec des couches superficielles de gaz incandescent et une température intérieure de millions de degrés. Le Soleil et chacun des corps gravitant autour de lui ont suivi très tôt une évolution différente, qui explique la diversité observée actuellement. Facteurs évolutifs - L'intérieur des corps a pu se structurer (différentiation interne) ou pas, selon que la matière a été suffisamment meuble pour permettre au matériaux les plus lourds de se concentrer dans les régions centrales. La surface a pu également être plus ou moins transformée par des processus qui ont affectée les corps au long de leur histoire. Le grand bombardement météoritique qui terminé la phase de formation du Système solaire est le principal responsable des cratères observables à la surface des corps dépourvus d'atmosphère. Le volcanisme sous des formes diverses, qui correspond à une évacuation de l'énergie interne, a pour sa part rajeuni les surfaces, et parfois gommé presque tous les cratères.Ce qui assure la cohésion des corps qui constituent le Système solaire c'est la force de gravitation. Elle fait que que tous ces objets, le Soleil compris, tourne autour du centre de masse de l'ensemble du Système. Comme la masse du Soleil est largement dominante, on ne commet pas un gros abus de langage en disant que les planètes et les petits corps tournent autour de lui. Leurs trajectoires, appelées orbites, sont proches du cercle, pour les plus gros objets, mais souvent elliptique pour les moins massifs d'entre eux. Le mouvement sur ces trajectoire s'appelle le mouvement de révolution (à ne pas confondre avec la rotation des corps sur eux-mêmes). En général,
les objets qui entourent le Soleil, et en tout
cas les plus massifs d'entre eux, parcourent des orbites dont les plans
sont assez proches. Pour la commodité, on a choisi pour plan de
référence le plan (à une époque
de référence) de l'orbite de la Terre
ou écliptique, par rapport auquel on
pourra définir l'orientation ou inclinaison
des autres plans.
Souvent, les plus petits objets ne tournent pas directement autour du Soleil, mais autour d'un objet plus gros, dont on dit alors qu'ils sont le satellite. Par exemple, la Lune est le satellite de la Terre. |
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Inventaire |
Les
deux familles d'objets.
En première instance, on peut répartir
les objets circumsolaires en deux familles. Les plus gros d'entre eux forment
les planètes
(planètes géantes, planètes
telluriques et planètes naines). Les
autres, qui n'ont pas de dénomination propre, et que l'on distingue
souvent par leurs caractéristiques orbitales, seront qualifiés
sur ce site de petits corps. Ce sont de très
loin les plus nombreux.
Les planètesLa découverte, à partir de 1995, de milliers de planètes en dehors du Système solaire (exoplanètes ou planètes extrasolaires), aussi bien que la découverte de nouveaux objets transneptuniens, s'ajoutant à Pluton, découverte en 1930, a provoqué beaucoup de débats sur ce que c'est que d'être une planète - quelques-un de caractère scientifique (par exemple, autour de la distinction observationnelle d'une planète extrasolaire et d'une mini-étoile), mais beaucoup très vains ("Pluton est-elle une planète?"). Les astronomes ont ainsi été invités à produire une nouvelle définition du terme "planète". Les discussions devaient à trancher entre entre deux option extrêmes-: l'option conservatrice, se fondant sur des critères historiques et culturels, consiste à s'en tenir à la liste des "Neuf planètes", celle qui est enseignée à l'école; l'option réaliste, se fondant sur des caractères observationnels et théoriques, consiste à chercher des critères objectifs permettant de distinguer des classes d'objets. Après des débats interminables et quelques insomnies, les chercheurs impliqués dans cette tâche au sein d'un Comité de définition des planètes formé par l'Union internationale (UAI), ont proposé 2006, une définition de ce qu'est une planète :Une planète est un corps céleste quiCette proposition a été légèrement aménagée le 24 août 2006, lors de l'assemblée plénière de l'UAI, à Prague (République tchèque), et complétée par une définition des planètes naines. Il a ainsi été reconnu dans le Système solaire huit planètes classiques (Mercure, Vénus, La Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune), et, provisoirement, quatre planètes naines (un astéroïde, Cérès, et trois objets situés au delà de Neptune : Pluton, Charon et Eris, qui forment la nouvelle classe des plutons), soit douze planètes au lieu de neuf auparavant.1) a la suffisamment de masse pour que le poids qu'elle exerce sur elle-même [auto-gravitation] surmonte la rigidité de la matière qui le compose, de sorte qu'il a acquis une forme hydrostatique d'équilibre [ = il est à peu près rond]; Le critère d'auto-pesanteur conduit, en principe, à ne ranger parmi les planètes que des objets dont la masse est supérieure à 5.1020 kg et le diamètre supérieur à 800 km. En fait, la situation est moins simple. La forme "à peu près ronde" à laquelle peuvent être arrivés aujourd'hui les objets considérés, peut dépendre de leur composition, de leur histoire collisionnelle, et aussi de ce qu'on entend par "à peu près ronde". Le choix de "Douze planètes" n'a pas donc pas plus de caractère plus absolu que ne l'avait le nombre de "Neuf planètes", et sera sans doute, comme le prévoit l'UAI, appelé à évoluer dans l'avenir. Dans ce site, on a rangé les planètes comme suit : 1) les quatre planètes géantes, qui rassemblent l'essentiel de la masse de matière qui entoure le Soleil : Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. Les planètes
géantes.
Toutes ces planètes ont des atmosphères épaisses et des nuages opaques, et toutes tournent rapidement avec des périodes de 10 à 17 heures. Les quatre sont entourées de nombreux satellites et d'anneaux. Seuls les anneaux de Saturne sont assez brillants pour être observés facilement depuis la Terre. Jupiter, Saturne et Neptune ont d'importantes sources de chaleur internes, obtenant autant (ou plus) d'énergie de leur intérieur que par le rayonnement du Soleil. Uranus n'a pas de chaleur interne mesurable. Jupiter est la planète qui possède le champ magnétique le plus puissant et la plus grande magnétosphère. Chimiquement, chaque planète géante est dominée par l'hydrogène et ses nombreux composés. Presque tout l'oxygène présent est combiné avec de l'hydrogène pour former de l'eau (H2O). • Les chimistes qualifient de réduite une telle composition dominée par l'hydrogène. Dans tout le Système solaire externe, nous trouvons de l'eau en abondance (principalement sous forme de glace) et une chimie réductrice.Jupiter et Saturne, ont presque la même composition chimique que le Soleil. Ces deux géantes sont constituées principalement d'hydrogène (75% de leur masse) et d'hélium (25 %). Sur Terre, l'hydrogène et l'hélium sont tous deux des gaz, c'est pourquoi Jupiter et Saturne sont parfois appelées planètes gazeuses. Mais, ce nom est trompeur. Jupiter et Saturne sont si gros que, dans leurs profondeurs, le gaz est comprimé au point que l'hydrogène devienne liquide. Parce que la majeure partie des deux planètes est constituée d'hydrogène comprimé et liquéfié, on devrait plutôt les qualifier de planètes liquides. Sous la force de gravité, les éléments les plus lourds s'enfoncent vers les parties internes d'une planète liquide ou gazeuse. Jupiter et Saturne ont donc tous deux des noyaux composés de roches plus lourdes, de métal et de glace, mais les nuages et l'opacité de leur atmosphère empêchent d'observer ces régions directement. On déduit l'existence et les caractéristiques du noyau de ces planètes à partir des études de la gravité de chaqcune d'elles. Uranus et Neptune sont des objets beaucoup plus petits que Jupiter et Saturne, mais chacun possède également un noyau de roche, de métal et de glace. Uranus et Neptune ont été moins efficaces pour attirer l'hydrogène et l'hélium gazeux, ils ont donc des atmosphères beaucoup plus petites en proportion de leurs noyaux. |
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Les
planètes telluriques.
Le second groupe de planètes est constitué des planètes telluriques du Système solaire. Cet ensemble rassemble la Terre, comme l'appellation le suggère (tellus = terre, en latin) et de deux autres planètes de tailles à peu près similaires, et qui partagent avec elle un grand nombre de caractéristiques : Vénus et Mars. Elles ont, en particulier, une taille et une masse assez similaires, ce qui en fait un premier point par lequel elles s'opposent aux planètes géantes. La Terre et Vénus, par exemple, sont environ mille fois plus petites que Jupiter. Les planètes telluriques circulent
sur des orbites proches, toutes situées dans la région interne
du Système solaire, et sont clairement distinctes, en ceci aussi,
des planètes géantes qui évoluent à des distances
sensiblement plus importantes du Soleil.
La région vénusienne de Galindo reconstituée grâce aux relevés altimétriques de la sonde Magellan. Au premier plan une structure volcanique, la corona Nagavonyi, d'un diamètre de 200 km. (le relief est fortement exagéré; le tracé en pointillés est un artefact). Vénus, la Terre et mars sont une composition chimique très similaire. Ce sont des corps composés principalement de roches et de métaux. Ceux-ci, à leur tour, sont constitués d'éléments peu courants dans l'univers dans son ensemble - en tout cas bien moins abondants que l'hydrogène et l'hélium. Les roches les plus abondantes (deux-tiers de la masse des planètes telluriques), appelées silicates, sont constituées de silicium et d'oxygène, et le métal le plus courant est le fer. Les combinaisons fer-nickel ou fer-soufre représentent environ le tiers de la masse de ces planètes. • Parce que les planètes telluriques sont en grande partie constituées de composés oxygénés (tels que les minéraux de silicate de leurs croûtes), leur chimie possède un caractère oxydant.Les métaux les plus denses se trouvent dans un noyau central, avec les silicates les plus légers près de la surface. Si ces planètes étaient liquides, comme les planètes géantes, nous pourrions comprendre cet effet comme le résultat de la migration des éléments plus lourds dans les régions les plus profondes en raison de l'attraction gravitationnelle. Cela nous amène à conclure que, bien que les planètes telluriques soient solides aujourd'hui, elles ont dû être, dans le passé, assez chaudes pour fondre. On appelle différenciation le processus par lequel la gravitation aide à séparer l'intérieur d'une planète en couches de compositions et de densités différentes. Les métaux les plus lourds s'enfoncent pour former un noyau, tandis que les minéraux les plus légers flottent à la surface pour former une croûte. Plus tard, lorsque la planète se refroidit, cette structure en couches est préservée. Pour qu'une planète rocheuse se différencie, elle doit être chauffée jusqu'au point de fusion des roches, qui est généralement supérieur à 1300 K. |
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Les
planètes naines.
Le troisième groupe de planètes rassemble quant à lui une bonne trentaine d'objets, que l'on trouvera désignées ici sous le nom de planètes naines. Elles ont des dimensions plus petites que les planètes telluriques - en général du même ordre que celles de la Lune. On compte dans cette famille des objets qui gravitent directement autour du Soleil. C'est le cas de Mercure, des plus gros des astéroïdes (Pallas, Cérès, Vesta) ou encore des plus gros des objets de la ceinture de Kuiper, appelés naines de glace (et dont Pluton est le plus connu). La plupart des planètes naines, cependant sont des satellites de planètes plus grosses : cela concerne la Lune, les satellites galiléens de Jupiter, les gros satellites de Saturne et d'Uranus, ou encore Triton, le principal satellite de Neptune. Les planètes naines affectent une forme sensiblement sphérique, et ont été dans le passé le siège d'une activité géologique suffisamment importante pour assurer une structuration interne. Dans certains cas l'activité géologique se poursuit de façon intense, comme sur Io. Les deux planètes
naines évoluuant dans le Sysstème solaire intérieur
peuvent être rapprochées des planètes telluriques.
Ce sont des objets faits de roches et de métaux. Mercure a une plus
grande proportion de métaux, similaire en cela à celle des
noyaux des planètes telluriques, et la Lune une proportion plus
faible, comparable celle-ci à celle du manteau terrestre.
Les autres satellites rangés parmi les planètes naines se
trouvent dans le Système solaire externe, et ils ont des compositions
similaires aux noyaux des planètes géantes autour desquelles
ils orbitent. Les trois plus gros satellites des planètes géantes
(Ganymède et Callisto,
autour de Jupiter, et Titan, autour de Saturne)
sont composés pour moitié d'eau gelée et pour moitié
de roches et de métaux. La plupart de ces satellites se sont différenciés
au cours de la formation, et ils possèdent aujourd'hui des noyaux
de roche et de métal; les couches supérieures et les croûtes
de ces astres sont formées de glace très froide et donc très
dure.
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Les petits corpsPlus petits que les planètes comme leur désignation le suggère, les petits corps peuvent au demeurant être de tailles très variables. Certains peuvent dépasser les cent kilomètres, d'autres se réduisent à de simples cailloux de quelques centimètres ou millimètres. On peut d'ailleurs ranger aussi dans cette catégorie les poussières interplanétaires, qui dans ce cas ont des dimensions de l'ordre du micron. Le principal point commun entre tous ces objets est leur forme irrégulière. Ils n'ont pas acquis une forme sphérique soit parce qu'ils ont été brisés par des collisions, soit parce que leur température n'a jamais été suffisante pour les rendre suffisamment meubles et que la forme sphérique s'impose. On peut distinguer trois types principaux de petits corps : les petits astéroïdes, les noyaux cométaires, les météoroïdes et les poussières.Les petits astéroïdes.
Les noyaux cométaires.
• La plupart des astéroïdes et des comètes, ainsi que les plus petits satellites, n'ont probablement jamais été chauffés au point de fusion. Cependant, certains des plus gros astéroïdes, tels que Vesta (que nous avons rangée parmi les planètes naines), semblent être différenciés; d'autres sont des fragments de corps différenciés. Parce que la plupart des astéroïdes et des comètes conservent leur composition d'origine, ils représentent un matériau relativement non modifié remontant à l'époque de la formation du système solaire. En un sens, ils font figure des fossiles chimiques, nous aidant à découvrir une époque lointaine dont les traces ont été depuis longtemps effacées sur les planètes.Les météoroïdes et poussières. On peut définir un météoroïde de façon un peu vague comme un corps rocheux plus petit qu'un astéroïde. Lorsqu'ils s'abattent sur une planète, on les désigne comme des météorites. La plupart du temps, les météoroïdes peuvent se comprendre comme des fragments arrachés à des astéroïdes lors de collisions. Parfois, ils sont aussi tout ce qui reste de débris d'un astéroïde détruit. Les plus petits d'entre eux peuvent avoir la taille de poussières, et l'on parle alors de micro-météoroïdes et de micrométéorites. Les poussières proviennent cependant la plupart du temps de la désagrégation des noyaux cométaires lors de leur passage dans les régions internes du Système solaire. Dispersées le long de l'orbite de ces comètes, ils donnent lieu aux phénomènes d'étoiles filantes et d'essaims d'étoiles filantes, lorsque la Terre croise leur route, et qu'ils se consument dans son atmosphère. Dans une proportion plus faible, mais sans doute non négligeable, les poussières peuvent aussi provenir du milieu interstellaire. Notez enfin, que les anneaux des planètes géantes sont constitués de météoroïdes et de poussières.
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