VISITE DU SYSTEME SOLAIRE

Le sens de la visite ne va pas changer puisqu’il commence par notre étoile : le Soleil.

Le Soleil est un objet comme on en trouve 100 milliards dans notre seule galaxie La Voie Lactée. Si on ajoute la grande Galaxie d’Andromède, une trentaine de plus petites, et qu’on ajoute encore 20% d’étoiles isolées, on obtient un nombre inimaginable d’étoiles et on aura pas encore quitté notre groupe local !

Le Soleil est donc un objet bien banal de notre univers, sauf qu’on ne lui a pas encore trouvé de jumeau parfait !

Né il y a 4,6 milliards d’années, de la condensation par gravité d’un nuage d’hydrogène et d’hélium, il doit vivre encore 5milliards d’années. Il est dit « en séquence principale », comme 80% des étoiles visibles dans le ciel.

De taille moyenne, voire plutôt petite, avec tout de même un diamètre de 109 diamètres terrestres, le Soleil représente 99,97% de la masse du Système solaire.

Tout comme ses consœurs – a priori -, notre étoile est en mouvement. Mais à la différence de la Terre, elle ne tourne pas en un bloc : la matière de l’équateur tourne plus vite que celle qui est aux pôles. De plus, cette matière « équatoriale » dérive lentement vers les pôles, s’enfonce vers les profondeurs du Soleil aux environs de ces pôles, puis reparaît à la surface de l’équateur. Ce trajet s’effectuerait en plus de 20 ans.

Le Soleil possède un champ magnétique deux fois plus intense que celui de la Terre, et surtout, il est beaucoup plus vaste, et nous protège ainsi de rayonnements cosmiques violents qui seraient nocifs à la vie terrestre.

Son origine est liée à une friction entre la partie convective - dont on vient de parler - avec une partie fixe, plus centrale, qui elle, confine la réaction de fusion nucléaire. C’est une sorte de dynamo stellaire !

Le magnétisme solaire est cyclique : le cycle commence avec un système à deux pôles comme on le connaît sur Terre, un Nord et un Sud. Puis le système évolue pendant 5 ans pour produire plusieurs pôles. Durant les 5 à 6 ans qui suivent, le « gros aimant » reprend une configuration bipolaire, mais inversée.

En bipôle, le Soleil est calme.

En multipôle, il est actif.

Les corps rocheux

La zone dont le rayon est quatre fois la distance du Soleil à la Terre, soit 600 millions de km, est appelée « région interne du Système solaire ». Elle abrite quatre planètes majeures (Mercure, Vénus, la Terre et Mars) et des dizaines de planètes mineures ou astéroïdes.

Le point commun de tous ces objets forts différents est d’être essentiellement constitués de roches.

Les quatre planètes sont sœurs par leurs origines, leurs matériaux et certaines évolutions géologiques, mais comme les membres d’une même fratrie, leur histoire a façonné des planètes très différentes. Les comparaisons des surfaces, des atmosphères et des champs magnétiques met en évidence les singularités de chacune.

La Terre est la plus grande et la plus dense des planètes telluriques.

Plus les planètes sont éloignées du Soleil, plus les révolutions autour de l’étoile sont longues (conforme à la loi de Képler)

Année Mercure : 87,97 jours

Année Mars : 686,98 jours

Mercure et Vénus tournent lentement sur elles-même, alors que la Terre et Mars tournent vite : en presque 24 heures.

Les planètes tournent dans le même sens, sauf Vénus, dont la rotation est dite « rétrograde ».

Seules Mars et la Terre possèdent des satellites. Phobos et Déimos pour Mars, et la Lune bien-sur pour la Terre.

Il faut remarquer que la Lune est le plus gros satellite du Système solaire, proportionnellement à la taille de sa planète-mère.

Objets rocheux, les astéroïdes se distinguent mal des planétoïdes si ce n’est par la taille.

Une concentration importante de ces astéroïdes occupent l’espace »vacant » entre Mars et Jupiter : il s’agit de la Ceinture principale d’astéroïdes. Le premier de ces objets a été découvert par l’astronome italien PIAZZI en 1801. Comme il existe une grande distance sans planète entre Mars et Jupiter, on cherchait un astre qui, selon une simple considération empirique de répartition des corps, devait s’y trouver.

On compte maintenant plus de 10 000 astéroïdes, dont le plus gros, Cérès (diamètre sup. à 1 000 km), représente le quart de la masse de l’ensemble de cette ceinture.

Au-delà de la ceinture principale d’astéroïdes, c’est à dire de la région interne du Système solaire, « habitent » les planètes gazeuses.

Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune ont la même origine que le Soleil : une accrétion d’hydrogène et d’hélium lors de la formation du Système solaire.

Mais les proportions n’ont rien à voir avec celles du Soleil :

Pour la plus grosse et le plus massive, Jupiter, la pression interne atteint 42 millions d’atmosphères et une température de 20 000 °C. Dans le Soleil, on atteint 220 milliards d’atmosphères et 15 millions de degrés centigrades.

Il est possible que le centre de ces géantes soit occupé par un corps rocheux entouré d’hydrogène sous forme de « soupe ». D’une consistance intermédiaire entre un gaz et un liquide, cet hydrogène se comporte comme un métal, ce qui explique des champs magnétiques importants (10 fois plus intenses que la Terre).

Ces géantes gazeuses ont toutes une rotation rapide sur elles-même : inférieure à 1 jour terrestre. C’est la cause des bandes atmosphériques qui barrent ces planètes, particulièrement bien observables sur Jupiter et Saturne. On peut se poser la question de la composition de ces nuages puisque les planètes sont gazeuses … Ils sont constitués de cristaux d’ammoniac, très réfléchissants au Soleil.

Cette vitesse de rotation n’explique cependant pas la vitesse de vents qui vont jusqu’à 650 km/h sur Jupiter, et 1 800 km/h sur Saturne. Il est probable que ces mouvements soient alimentés par des sources internes d’énergie.

Toutes ces planètes sont largement dotées en satellites :

Jupiter : 63 en 2004

Saturne : 60 aujourd’hui

Uranus : 27

Neptune : 13 (2004)

Les objets glacés

Avec l’hypothèse qui considère que les comètes sont constituées de glace et de roche (énoncée par Fred Whipple au milieu du XXème siècle), et la découverte de glace d’eau sur Europe et Ganymède en 1957 est née la famille des objets glacés.

A la fin des années 80, elle comprenait essentiellement les noyaux cométaires, les satellites des planètes géantes et Pluton.

La petite taille et l’éloignement de ces objets les rends difficiles à observer de la  Terre. Depuis la première sonde ICE de la NASA en 1985, puis VEGA (URSS) et GIOTTO de l’ESA en 1986 vers la comète de Halley, notre connaissance de ces objets s’est beaucoup améliorée, à tel point qu’on en distingue plusieurs sous-familles.

Les objets glacés gravitent presque tous à partir de l’orbite de Jupiter. Ils sont alors suffisamment loin du Soleil pour être restés glacés depuis la formation du Système solaire.

- on entend par « objet glacé » non pas un objet seulement froid, mais un objet contenant de la glace ou constitué de glace -

Les satellites des planètes géantes :

Nombreux, comme on l’a vu précédemment, ces objets sont extrêmement variés en taille, en composition et en apparence.

Ganymède (Jupiter) et Titan (Saturne), avec plus de 5 000 km de diamètre, sont plus gros que Mercure, alors que les plus petits observés sont d’une taille de l’ordre du kilomètre.

Certains sont très brillants, comme Encelade (Saturne), et d’autres très sombres. Quant à Japet (Saturne), il présente une face sombre et une face brillante !

Les comètes :

Elles proviennent de deux zones lointaines du Système solaire qu’on appelle « réservoirs ».

Le premier forme une sorte de tore orienté dans le plan de l’écliptique : c’est la Ceinture de Kuipper.

Le second réservoir a la forme d’une coquille, c’est le Nuage de Oort.

La Ceinture de Kuipper est à 30 à 50 UA, tandis que le Nuage de Oort se situe à 50 000 UA. C’est de ce dernier que viendraient les comètes à périodes longues, c’est à dire supérieures à 200 ans.

Sorte de fossiles contemporains de la création du Système solaire, tout l’intérêt de l’étude des comètes réside en ce qu’elles peuvent nous apprendre sur la formation de notre Système solaire.

Les objets transneptuniens

Découverts depuis 1992, on en compte plus de 800 maintenant, mais la famille pourrait atteindre la centaine de millions de membres !

Pluton, et Charon son satellite, font partie de ces objets.

Certains satellites des planètes géantes pourraient provenir de cet ensemble.

Les Centaures

C’est une famille de 150 représentants connus, mais qui pourrait s’agrandir jusqu’à plusieurs milliers.

Situés entre Jupiter et Neptune, ils semblent provenir de la Ceinture de Kuipper. Des perturbations planétaires « récentes » les auraient « détachés » vers une orbite plus « basse » dans le Système solaire.

L’un de ces Centaures est à citer : Chiron, car il est entouré d’une petite chevelure, comme les comètes.

Comètes, objets transneptuniens, Centaures, tous ces objets contiennent une proportion variable de glace, d’eau pour les plus proches du Soleil, ou de méthane, gaz plus sensible à l’évaporation. Certains sont brillants : la glace est en surface ; certains sont sombres : la glace est prisonnière de la roche.

Dans tous les cas, ces objets glacés sont riches en composés prébiotiques et forment chacun un petit monde qui n’interesse pas que l’amateur de physique des mouvements ou le géologue, mais bien aussi le biologiste et tous ceux qui se posent des questions sur l’origine de la vie.