Planètes géantes, telluriques, extrasolaires : un colloque à l’Académie des sciences les examine... à la loupe !

Le bombardement des météorites, l’existence ou non d’une atmosphère... sont autant d’éléments qui différencient les planètes géantes, des planètes telleriques. Un autre élement de comparaison s’est rajouté depuis peu : la découverte des planètes extrasolaires. Les explications d’Alessandro Morbidelli, Jean-Pierre Bibring, Janne Blichert-Toft, Francis Alabarède, Bernard Bourdon, Manuel Moreira et Alain Lecavelier. Voici la troisième émission d’une série de quatre, dédiée à la formation du système solaire.

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Cette émission est une retransmission du colloque sur la formation du système solaire, qui s'est déroulé en février 2007 à l'Académie des sciences.

Le rôle des impacts dans l'histoire primitive des planètes

par Alessandro Morbidelli, Observatoire de Nice

Les collisions ont joué un rôle très important dans la formation des planètes telluriques.
On pense que les planètes telluriques se sont formées en ~ 30 Ma, à partir d'un système d'embryons planétaires, de masses comparables à celle de la Lune ou de Mars. Les collisions géantes entre protoplanètes et embryons étaient donc la norme. La collision qui a donné l'origine au disque proto-lunaire était une de ces collisions, probablement une des dernières. Alessandro Morbidelli fait une revue de l'état de la modélisation de la croissance des planètes telluriques, en comparant les résultats aux contraintes observationnelles.
Une fois les planètes formées, l'histoire du bombardement a été très particulière. Après une période vraisemblablement caractérisée par un taux de bombardement météoritique faible, le système des planètes telluriques a subi, il y a environ 3,9 Ga, le « Grand Bombardement Tardif », un épisode cataclysmique, caractérisé par un taux de bombardement égal à 20.000 fois le taux de bombardement actuel, et qui a perduré entre 50 et 150 Ma. Dans son intervention, l'astrophysicien expose un modèle récent qui explique l'origine de ce bombardement.

L'histoire géologique de l'eau sur Mars

par Jean-Pierre Bibring, Institut d’astrophysique spatiale, Université Paris Sud 11, Orsay

La couverture minéralogique de Mars réalisée depuis l'orbite permet de suivre l'évolution géologique de cette planète, et de mettre en évidence des changements globaux dans les conditions climatiques directement reliés aux processus dynamiques internes. Jean-Pierre Bibring présente les derniers résultats, discutés dans une perspective de planétologie comparative, pour tenter de rendre compte des chemins évolutifs différents de la Terre et de Mars.

La différenciation des planètes telluriques

par Janne Blichert-Toft et Francis Alabarède, École normale supérieure de Lyon

Les événements majeurs qui mènent à la différenciation des planètes telluriques sont largement contrôlés par la taille des planètes. Après la formation de l'océan magmatique et la ségrégation du noyau, les petites planètes (Vesta, la Lune, Mars) sont dominées par la flottation d'une lithosphère plagioclasique et sont incapables de retenir une hydrosphère jusqu'à nos jours. Une lithosphère rigide fige en quelques centaines de Ma l'évolution de leur surface. La Terre et peut-être Vénus, plus grosses, ne forment pas de croûte plagioclasique et retiennent une hydrosphère apportée du Système Solaire externe. Leur lithosphère primordiale est rapidement perdue dans le manteau profond, ce qui laisse la place en 100 à 400 Ma aux processus de tectonique des plaques. La croûte continentale précoce était probablement très instable mais la vie a su profiter de cette situation pour se pérenniser.

La croûte terrestre primitive

par Bernard Bourdon, ETH Zürich, Institut für Isotopengeologie und Mineralische Rohstoffe, Suisse

Des avancées récentes dans le domaine de la chronologie des radioactivités éteintes permettent d'identifier la présence d'une croûte primitive sur Terre. Bernard Bourdon évoque dans son intervention l'origine, la durée de vie et la nature de cette croûte.

La différenciation de l'athmosphère de la Terre

par Manuel Moreira, Institut de physique du globe de Paris

Une origine précoce (<4.4Ga) est très clairement nécessaire pour expliquer les compositions isotopiques des gaz rares dans le manteau terrestre et l'atmosphère. Toutefois, des données récentes de xénon obtenues dans des sources de CO2 pourraient suggérer un recyclage massif de gaz rares lourds dans le manteau (négligé auparavant), modifiant ainsi, de façon significative, notre vision des cycles des éléments volatils sur Terre. Manuel Moeira évoque les conséquences d’une telle observation sur les modèles d’origine de notre atmosphère.

Les planètes extrasolaires

par Alain Lecavelier, Institut d’astrophysique de Paris

La découverte des planètes extrasolaires éclaire d'un jour nouveau les mécanismes de formation et d'évolution des systèmes planétaires. Au-delà de la grande variété des objets découverts, les études individuelles de planètes extrasolaires sont désormais possibles. A titre d'illustration de cette "nouvelle planétologie", l'évaporation de Jupiter-chauds a été observée et imprime sa marque sur les propriétés des planètes détectées. Les premières détections des éléments constituant les atmosphères planétaires ouvrent également un nouveau champ d'investigation. Par ailleurs, nous observons de nouveaux types de planètes, comme les planètes orbitant autour d'étoiles froides, ou avec des masses intermédiaires inconnues dans le système solaire. Les propriétés originales de ces nouvelles planètes en font des objets particulièrement intéressants pour la planétologie.

Ecoutez :
- La première émission sur la naissance du système solaire
- La deuxième émission sur l'évolution de la nébuleuse protosailre
- La quatrième émission sur les futurs missions spatiales

Retrouvez ici ! notre émission sur les Exoplanètes en compagnie de Tristan Guillot