Notes sur le système solaire interne: la formation des atmosphères, Notes de Astronomie
Caroline_lez
Caroline_lez10 January 2014

Notes sur le système solaire interne: la formation des atmosphères, Notes de Astronomie

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Notes d'astronomie sur le système solaire interne: la formation des atmosphères. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Formation, Un cas unique : Titan.
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L'une des caractéristiques les plus frappantes des planètes du système solaire est la grande

diversité dans la composition de leur atmosphère, depuis les planètes gazeuses géantes

dominées par l'hydrogène et l'hélium, àVénus et Mars, dont l'atmosphère est principalement

constituée de dioxyde de carbone, en passant par le méthane de Titan, et bien sûr le cas très

particulier de la Terre et de son oxygène.

Formation

La capacité d'une planète ou d'un satellite à retenir une atmosphère dépend de plusieurs

paramètres. Les atomes ou molécules susceptibles de former une atmosphère sont sujets à une

agitation d'origine thermique. Celle-ci leur donne en quelque sorte une vitesse moyenne de

déplacement qui est à comparer à la vitesse de libération de la planète, c'est-à-dire la vitesse

minimale qu'un objet doit dépasser pour pouvoir échapper à l'attraction gravitationnelle pour

de bon (par exemple 11,2 kilomètres par seconde pour la Terre). Comme l'atmosphère d'une

planète est constituée des molécules ne pouvant pas s'échapper, on peut montrer, en

comparant agitation thermique et vitesse de libération, que la composition de l'atmosphère

dépend principalement de la masse du corps, de sa taille et de sa température, donc de sa

distance au Soleil.

Pour le système solaire, trois cas de figure apparaissent. D'abord les corps qui n'ont pas été

capables de conserver une atmosphère appréciable, généralement à cause d'une faible masse,

donc d'une faible gravité. Il s'agit de Mercure, de la Lune, de Pluton, et de tous les satellites du

système solaire, à l'exception notable de Titan. Ensuite, les corps très massifs capables de

retenir tous les types de gaz, en particulier l'hydrogène et l'hélium

: Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. Finalement, la cas le plus intéressant, celui des planètes

ou satellites ayant soit une masse intermédiaire soit une très basse température : Vénus, la

Terre, Mars et Titan. Ces quatre corps ont perdu l'hydrogène et l'hélium, mais ont réussi à

retenir des gaz plus lourds comme le dioxyde de carbone ou la vapeur d'eau.

Les atmosphères de Vénus, Mars et de la Terre trouvent leur origine dans le même phénomène,

le dégazage volcanique, par lequel les gaz emprisonnés dans les roches lors de la formation de

la planète sont progressivement libérés par l'intermédiaire d'éruptions volcaniques. Les trois

principaux gaz en jeu sont la vapeur d'eau (H2O), le dioxyde de carbone (CO2) et le dioxyde de

souffre (SO2). Mais bien que les trois atmosphères soient nées du même mécanisme, elles ont

rapidement divergé et donné naissance à des conditions très différentes, un enfer de CO2 à une

température de 460 degrés sur Vénus, une atmosphère de CO2 très tenue sur Mars, et un

environnement sur Terre marqué par la présence de la vie.

Un cas unique : Titan

A part Vénus, la Terre, Mars et les planètes géantes, Titan est le dernier corps du système

solaire à posséder une atmosphère significative. Celle-ci est principalement constituée d'azote,

avec également une proportion de méthane. L'azote provient de la destruction, sous l'effet des

rayons ultraviolets du Soleil, de molécules d'ammoniac (NH3), un composé abondant dans les

régions externes du système solaire. La présence de méthane est plus mystérieuse. Ce gaz

devrait disparaître en à peine une dizaine de millions d'années s'il n'était pas renouvelé en

permanence. Une source de méthane à l'intérieur de la planète doit donc exister, et c'est là

l'une des sujets d'étude de la mission Cassini-Huygens.

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