Les planètes

Thérèse Encrenaz

Description

En 2006, l'Union Astronomique Internationale a décidé de retirer à Pluton son statut de planète. Malgré tout ce qu'on pourrait penser, la réponse à "qu'est-ce qu'une planète ?" n'est ni évidente, ni ne va de soi. Cette définition a beaucoup évolé au cours des siècles tout comme le nombre de ses astres qui composent nos galaxies.

La découverte récente de plusieurs centaines d' « exoplanètes » autour d'étoiles de notre galaxie proches du Soleil ouvre une dimension supplémentaire et spectaculaire à la recherche en astrophysique. Nous savons actuellement très peu de choses sur la nature physique des exoplanètes. En revanche, nos connaissances sur les planètes du système solaire se sont accumulées au cours des dernières décennies, notamment grâce à leur exploration spatiale.

Ce livre scientifique très abordable se propose d'abord de caractériser ces dernières, à la fois dans leur globalité et dans leur spécificité. Il utilise ensuite ces connaissances pour tenter d'imaginer la nature des exoplanètes à partir des quelques paramètres dont nous disposons. Avec en tête la question d'une éventuelle vie extraterrestre : celle-ci pourrait-elle exister ou avoir existé dans le système solaire ou au-delà ?

Sujets

• Sciences expérimentales
• Astronomie et astrophysique
• Space Science
• Sciences et techniques
• Astronomy
• Astrophysique
• Science
• Astronomie

Informations

• Publié par: EDP Sciences
• Date de parution: 01 avril 2010
• Nombre de lectures: 3
• EAN13: 9782759809301
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 7 Mo

Extrait

LES PLANÈTES les nôtres et les autres Thérèse Encrenaz Préface de James Lequeux

Collection « Une Introduction à » dirigée par Michèle Leduc et Michel Le Bellac

Les planètes Les nôtres et les autres

De la Terre aux Exoplanètes

Thérèse Encrenaz

Préface de James Lequeux

17, avenue du Hoggar Parc d’activités de Courtabœuf, BP 112 91944 Les Ulis Cedex A, France

Imprimé en France.

©2010, EDP Sciences, 17, avenue du Hoggar, BP 112, Parc d’activités de Courtabœuf, 91944 Les Ulis Cedex A

Tous droits de traduction, d’adaptation et de reproduction par tous procédés réservés pour tous pays. Toute reproduction ou représentation intégrale ou partielle, par quelque procédé que ce soit, des pages publiées dans le présent ouvrage, faite sans l’autorisation de l’éditeur est illicite et constitue une contrefaçon. Seules sont autorisées, d’une part, les reproductions strictement réservées à l’usage privé du copiste et non destinées à une utilisation collective, et d’autre part, les courtes citations justifiées par le caractère scientifique ou d’information de l’œuvre dans laquelle elles sont incorporées (art. L. 122-4, L. 122-5 et L. 335-2 du Code de la propriété intellectuelle). Des photocopies payantes peuvent être réalisées avec l’accord de l’éditeur. S’adresser au : Centre français d’exploitation du droit de copie, 3, rue Hautefeuille, 75006 Paris. Tél. : [phone].

ISBNEDP Sciences 978-2-7598-0444-3

Thérèse Encrenaz, née en 1946, est directrice de recherche au CNRS et travaille au LESIA (Laboratoire d’Études Spatiales et Instrumentales en Astrophysique) à l’Observatoire de Paris. Elle est spécialiste de l’étude d es atmosphères planétaires, en particulier par sondage à distance, à partir d’observations de- puis le sol ou les sondes spatiales. Elle a été impliquée dans les missions spatialesVega,Phobos,Galileo,Mars Express,Venus ExpressetRosetta. Elle est l’auteur d’environ 200 articles à co- mité de lecture et d’une dizaine d’ouvrages de vulgarisation. Elle a reçu la médaille d’argent du CNRS en 1998, la médaille Janssen de la Société Astronomique de France en 2007, et la médaille David Bates de l’Union Géophysique Européenne en 2010.

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Remerciements

Je tiens à remercier Fabienne Casoli et Athena Coustenis qui ont bien voulu relire ce manuscrit. Merci aussi à Marc Ollivier et à Athena pour leur aide dans la réalisa- tion des figures. Enfin je remercie tous les collègues qui m’ont permis d’utiliser des documents leur appartenant pour la réalisation de cet ouvrage.

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Remerciements

Préface

Introduction

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Table des matières

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7

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Comment explorer les planètes ?15 1.115. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . La Terre dans l’espace 1.217L’observation au télescope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.321L’observation depuis l’espace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4À la recherche des exoplanètes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

La naissance des planètes33 2.1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Une formation au sein d’un disque 33 2.2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Un scénario courant dans l’Univers 34 2.3Quel est l’âge du système solaire ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 2.4Les grandes étapes de la formation planétaire . . . . . . . . . . . . . . . . 40 2.5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . Planètes telluriques et planètes géantes 42 2.6. . . . . . . . . . . . . . . . . . Entre les planètes : comètes et astéroïdes 44 2.746La famille de Pluton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

À la découverte de la planète Terre49 3.1. . . . . . . . . . . Roches et métaux : une structure interne différenciée 51 3.2. . . . . . . . . . . . Une singularité terrestre : la tectonique des plaques 55 3.356Formation des reliefs terrestres : le principe de l’isostaies . . . . . . . . . 3.457Notre milieu naturel : l’atmosphère terrestre . . . . . . . . . . . . . . . . 3.562. . . . . . . . . . . . . . Le cycle de l’eau : une autre spécificité terrestre 3.665. . . . . . . . . . . . . . . . . Entre la Terre et l’espace, la magnétosphère 3.766. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Une brève histoire du climat terrestre . 3.869. . . . . . . . . . . . . . . . . . Le couple Terre-Lune : un système double 3.9. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71La Terre, une planète unique. . .

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Les voisines de la Terre75 4.1Au plus près du Soleil, Mercure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 4.2Une Lune qui ressemble à Mercure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 4.3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vénus, la fournaise 82 4.4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mars, un monde désertique 88 4.598Évolution comparative des planètes telluriques : le rôle de l’eau . . . .

Un peu plus loin, les planètes géantes101 5.1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102Deux classes de planètes géantes . 5.2......1.itno....’exploracenniesdédsiort:enutpeNàeritupeJD18 5.3Les satellites extérieurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

Exoplanètes, les nouveaux mondes133 6.1Une longue quête semée d’échecs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 6.2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147Quinze ans plus tard, état des lieux 6.3La formation des systèmes planétaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 6.4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162? . Comment classer les exoplanètes 6.5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165. De la détection à la caractérisation

À la recherche de mondes habitables169 7.1Une nouvelle discipline, l’exobiologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 7.2? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173La vie ailleurs dans le système solaire 7.3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181? . La vie dans les exoplanètes 7.4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183À la recherche de mondes habités

Annexe

6

185

Table des matières

Préface

Le livre de Thérèse Encrenaz est un des tout premiers d’une nouvelle série, « Intro- duction à. . . », destinée à faire le point sur une question scientifique dans un langage simple et accessible, loin du jargon des spécialistes. Cette question, qui est ici la na- ture, l’origine et l’évolution des planètes, est d’une actualité brûlante puisque nous connaissons maintenant près de 450 planètes autour d’étoiles proches, qui s’ajoutent aux huit modestes planètes de notre Système solaire. L’astronomie planétaire est une science presque aussi ancienne que la civilisation, puisque déjà les Babyloniens et les Assyriens connaissaient le mouvement des pla- nètes. À partir de Newton, la mécanique céleste, qui étudie et prédit ce mouvement, s’est développée pour atteindre un degré de raffinement qui en a fait « la reine des sciences exactes » ; les développements récents de cette discipline, dont on pensait pourtant qu’elle avait atteint son aboutissement, sont étonnants et spectaculaires. À l’inverse, faute de moyens d’observation appropriés, les progrès de l’étude physique e des planètes ont été très lents après la moisson de découvertes faites au XVII siècle par Galilée, Huygens et Cassini. Il y a seulement un demi-siècle, on ne savait en- core à peu près rien de la nature des planètes et de leur atmosphère, sans parler de leurs satellites. Puis, grâce aux grands télescopes, aux radiotélescopes, aux téles- copes en orbite et aux sondes spatiales d’exploration directe, nos connaissances ont littéralement explosé. Une nouvelle discipline, la planétologie comparée, est née des découvertes, souvent inattendues et surprenantes, faites au cours de ces cinquante dernières années : elle nous offre des horizo ns passionnants sur l’origine et l’évolu- tion des planètes et de notre Terre elle-même. De surcroît, la découverte des planètes extrasolaires, qui est un des grands triomphes de l’astronomie actuelle, ouvre une nouvelle dimension dans l’étude des planètes , et des perspectives prometteuses pour la recherche de la vie ailleurs que sur la Terre. Cependant, nos connaissances foison- nantes sont loin d’être définitives : la v ariété des planètes et des satellites, et celle des systèmes planétaires lointains où l’on r encontre des astres sans équivalent dans notre système solaire, posent bien des problèmes qui ne sont pas encore résolus. Il pourrait paraître impossible de faire tenir en si peu de pages un exposé simple et complet d’une matière aussi complexe et aussi riche. C’est pourtant ce qu’a réussi