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Ciel & Espace : Les podcasts

Médiation

Média : Podcast (soundcloud)

Thèmes : Univers, Planètes géantes, gaïa,...

· Médiation

Le magazine Ciel & Espace propose des podcasts postés sur leur chaîne Soundcloud.
On peut les regarder de chez nous, dans la rue, ou même au travail !

Bien sûr, à toute heure de la journée et de la nuit !
Alors n'hésitons-plus, cultivons-nous !

@Ciel&Espace

Pour des raisons pratiques et de survie, je ne parlerai dans ce billet que d'une seule des nombreuses playlists proposées sur cette chaîne Soundcloud.

En effet, au travers de ses podcasts, Ciel & Espace vous permet de vous approcher au plus près des questionnements gravitant autour de l'Univers à part entière. En parcourant les différentes thématiques abordées, vous rencontrerez également des réponses quant aux mystère de l'antimatière, ou des neutrinos.
Ce n'est pas tout ! Cette chaîne permet de se forger une culture plus générale autour de l'astronomie et de l'astrophysique : on y trouve des podcasts à visée plus historique (Les 350 ans de l'Observatoire de Paris, Copernic et l'héliocentrisme en Italie, ...).
En bref, nous avons à notre disposition une manière simple, claire et agréable d'apprendre !

"Jupiter et Saturne, planètes géantes et gazeuses"

@P-dogsblog, Jupiter and Saturn

Au sein de notre Système Solaire, nous rencontrons deux grandes classes de planètes : les telluriques (composées essentiellement de roche et de métal) et les géantes (très massives et volumineuses mais peu denses).
Cette deuxième classe contient deux sous catégories : les “gazeuses” et les “glacées” dont nous parlerons plus loin.
On se demande alors comment expliquer l’existence de ces deux classes très différentes au sein d’un même Système Solaire.

Thérèse Encrenaz, astrophysicienne française, directrice de recherche au ​ CNRS​ et vice-présidente de l’Observatoire de Paris​ jusqu’en 2011 est l’invitée de ce podcast. Elle nous fournit, au cours de ces (environ) 2 fois 20 minutes d’écoute, des éléments de réponse à propos des planètes gazeuses, leurs caractéristiques et l’histoire de leur formation.

Modèle de formation du Système Solaire

La césure “planètes telluriques - planètes géantes” est induite par les mécanismes liés à la formation du Système Solaire.
Les chercheurs et chercheuses travaillent le plus souvent à partir d’un modèle (reconstitution et simulation de scénarios en fonction de différents paramètres, effectuées par ordinateur) standard de sa formation.
Dans ce modèle, le Système Solaire naît de la rotation d’un nuage constitué de gaz et de poussières (appelé nébuleuse solaire), qui s’effondre en un disque. Au sein de ce disque, des inhomogénéités se forment. Apparaissent alors de petits agrégats à partir de matière solide.
Cette notion est importante : les planètes se forment à partir de particules solides.

Nébuleuse du Triangle (NGC 604)

@Wikipédia, Nébuleuse du Triangle

Proche du Soleil, les glaces (eau, méthane, ...) sont trop volatiles pour pouvoir se condenser (passage d’un état gazeux à un état solide). Ainsi, les éléments lourds ne sont pas disponibles, mais les roches et métaux, qui condensent facilement, le sont.
La température décroît du Soleil vers l’extérieur du Système Solaire donc on rencontre deux cas de figure.

  1.  Lorsque l’on est proche du soleil, à 1 ou 2 UA ​(Unité Astronomique : distance Terre-Soleil, soit environ 150 millions de kilomètres), la seule matière disponible sont éléments lourds car la température est trop élevée pour que l’eau, le méthane et l’azote restent solides, ils passent à l’état gazeux. Ainsi, les noyaux formés dans ces conditions seront petits car la masse d’éléments solides disponibles est limitée.
     
  2.  En s’éloignant du Soleil, à environ 5 UA et au delà, la température chute suffisamment pour que les molécules (structure de base de la matière) légères qui sont combinées à l’Hydrogène, le Carbone,... (comme l’eau, le méthane, ...) soient maintenues sous forme de glace. On fabrique alors de plus gros noyaux. La théorie montre que ces noyaux peuvent atteindre une dizaine de fois la masse de la Terre (on notera cette masse MT désormais).
    Lorsque l’on atteint cette masse, le champ de gravité de l’objet (c'est l'influence gravitationnelle d’une masse sur les corps à proximité) est suffisant pour attirer la matière environnante (essentiellement l’hydrogène et l’hélium car ce sont les gaz les plus abondants).

Ainsi, le modèle annonce deux scénarios pour formation des planètes. D’un côté, les planètes telluriques, petites car composées essentiellement d’éléments plus lourds peu abondants. Et d’un autre côté, les géantes très volumineuses et de faible densité car formées d’éléments légers très abondants.

@Wikipédia, Système Solaire

La limite des glaces

Cette différence entre les planètes telluriques et les planètes géantes est bel et bien présente.
Mais comment définit-on le passage d’une catégorie à l’autre ?

Quelle est la limite qui permet de séparer l’appartenance à un groupe ou à l’autre ?

Cette séparation imaginaire existe bien, et a été appelée “limite des glaces”. Elle représente la distance au Soleil à partir de laquelle les molécules légères vont se condenser. Parmi ces molécules, c’est l’eau qui joue le rôle le plus important. D’une part, parce que c’est la molécule la plus abondante. D’autre part, parce que c’est la molécule qui condense particulièrement facilement à haute température.

La Terre dans tout cela a une grande particularité. C’est le seul endroit du Système Solaire où l’on retrouve l’eau dans ses trois états : solide, liquide et gazeux. Notre planète hôte se trouve en fait à bonne distance du Soleil, ni trop proche ni trop éloignée, pour abriter l’eau sous ses trois formes.

Apport des exoplanètes

La découverte et l’observation des exoplanètes (planètes se situant en dehors du Système Solaire) est une révolution dans le monde de la recherche en planétologie (science de l’étude des planètes). En effet, les chercheurs.euses ont découvert des planètes géantes du type de Jupiter, mais très proches de leur étoile. Le modèle général de formation de notre Système Solaire ne prévoit pas ce type de scénario. Ce fut la plus grande surprise pour Thérèse Encrenaz : la présence de planètes géantes à proximité de leur étoiles. Certaines d’elles font une révolution autour de leur étoile en seulement 4 jours !

Imaginez Jupiter, tournant en 4 jours à côté du Soleil, c’est pas imaginable”.

Il a donc fallu faire appel à des mécanismes différents afin d’expliquer ces phénomènes. Arrive alors le mécanisme dit “de migration” (planète géante formée loin de son étoile subissant des interactions avec le gaz ou les planétésimaux (planètes en formation) du disque, entraînant leur rapprochement de l’étoile). L’intérêt pour les planètes géante a repris de la vigueur suite à la mise en exergue de ces mystères liés aux exoplanètes géantes.

Sous-classes de géantes

@NASA, Saturn

Parmi les géantes, deux sous-classes cohabitent : Les géantes​ ​ gazeuses​ , Jupiter et Saturne de masses respectives environ 300 MT et 100 MT. Puis Uranus et Neptune des ​ géantes​ ​de glace ​dont la masse est environ de 15 MT.
Nous rappelons que le noyaux des gazeuses au début du processus de formation pèse environ 10 fois la Terre. On en déduit donc que Jupiter et Saturne composé quasiment uniquement de gaz (300 MT (Jupiter), 100 MT (Saturne) pour un noyau de 10 MT) alors que Uranus et Neptune sont elles, constituées essentiellement d’un noyau de glace avec un peu de gaz autour (15 MT pour un noyau de 10 MT).

Comment cette différence est apparue et pourquoi ? Ce sont deux questions qui n’ont pas encore complètement été résolues.
Cependant, les chercheurs et chercheuses ont des hypothèses. L’une d’elle c’est que Uranus et Neptune se sont formées beaucoup plus loin du Soleil que Jupiter et Saturne. A cette distance du Soleil la matière est moins abondante. Il a donc vraisemblablement fallu beaucoup plus de temps pour atteindre cette masse critique de 10 MT. S’ajoute à cela le fait que la phase T-Tauri (étoiles les plus jeunes, très actives dont les variations sont brusques et imprévisibles) du Soleil serait du coup intervenue avant que Uranus et Neptune n’aient été complètement formées. Ainsi, le gaz aurait été soufflé au moment où elles auraient été prêtes à l’accréter.

@NASA, Système Solaire

Atmosphères planétaires

On retrouve dans le Système Solaire une incroyable diversité d’atmosphères (enveloppe gazeuse autour d’un corps). On est encore très loin de comprendre comment l’apparition de cette atmosphère. On ne sait par exemple pas ce qui donne cette couleur rougeâtre à certains nuages de Jupiter.

Le journaliste demande alors : ​
Si on se trouvait dans un vaisseau imaginaire et qu’on descendait dans l'atmosphère de Jupiter. Comment décririez vous ce voyage ?

Thérèse Encrenaz répond :
Je pense que ça serait assez tourmenté. Parce qu’il y a une chose qui est mise en évidence
par les observations aussi, c’est la dynamique incroyablement complexe et riche. En
particulier dans le cas de Jupiter et le cas de Neptune et Saturne aussi d’ailleurs. Elle a des
orages. On voit des tâches qui se déplacent les unes par rapport aux autres qui émergent
parfois.

On sait que ce sont des vents, des vortex, dont on peut faire des analogies avec les
anticyclones terrestres. Mais on a du mal à comprendre ce qu’il se passe exactement.

Les circulations atmosphériques des géantes sont encore mal comprises, alors que les atmosphères des telluriques sont plus simples. En effet, pour ces dernières, il n’y a essentiellement qu’une source d’énergie, intervenant dans les mouvements atmosphériques, à prendre compte : l’énergie du Soleil. Pour les atmosphères des géantes, plusieurs sources d’énergie entrent en jeu : le Soleil, mais on a aussi l’énergie interne (énergie produite par le corps), qui participe elle aussi à ce complexe réseau de circulations.

Les différences Jupiter-Saturne

Peut on mettre le couple Jupiter-Saturne dans le même sac ?
Les anneaux de ces deux géantes définissent une première différence entre Saturne qui a un système d’anneaux très développés et Jupiter non (même si elle en a).

@NASA, Jupiter

Jupiter a une atmosphère en bandes, dues à des vents très forts (environ 100 mètres par seconde au niveau de l’équateur) ainsi que des couches de nuages d’ammoniac. Saturne est beaucoup plus froide que Jupiter mais possède également une structure en bandes, avec des vents alternés selon la latitude. Elle est cependant un peu plus jaune et plus uniforme que Jupiter.

@NASA, Saturn

La vie dans l'Univers ?

Sommes-nous uniques dans l’Univers, peut on le rester encore ? Sommes nous originaux par rapport à l’extérieur ?

Selon Thérèse Encrenaz, personne ne peut répondre à ces questions. C’est selon le propre “​ feeling​ ” des gens. Au vu de la multitude des systèmes on est tenté de dire “non on n'est pas seuls, ce n'est pas possible. Cependant, d’un autre côté, quand on voit la quantité de conditions qui ont dû être réunies pour que la Terre soit habitable et habitée... Ce n'est pas reproductible facilement​ ."
Il semblerait alors qu’aucun argument scientifique n'aille dans un sens plus que dans un autre !

@Wikipédia, Frank Drake

A la fin de ce podcast, on (re)découvre l’existence de l’​équation de Drake​ qui est une équation permettant d’estimer le nombre potentiel​ de civilisations extraterrestres dans notre Galaxie, avec qui nous pourrions entrer en contact.

Pour les plus courageux et courageuses, et surtout, pour les personnes parlant anglais, je
conseille une visite sur cette page de la BBC, qui permet de paramétrer vous même
les données pour l’application de l’équation de Drake, et ainsi obtenir une valeur approchée du nombre de civilisations !

Cette question soulevée par la découverte et l’observation des exoplanètes a insufflé une dynamique considérable. Par exemple, le CNRS a créé un programme à la croisée des disciplines, qui s’appelle “Origine des planètes et de la vie​”. Cela a engendré le début d’un grand nombre de recherches autour de questionnements sur l’​apparition de la vie sur Terre​.

En France, ces découvertes ont permis de rassembler des communautés de scientifiques qui ne se connaissaient pas (ou peu) avant : les biologistes, les physiciens, les chimistes, les astronomes, les exobiologistes (recherche de la vie dans l’Univers), ...

Ces rencontres ont suscité une nécessité de confronter les points de vue mais est à l’origine d’une belle coopération sur l’avancée de la recherche sur les origines de la vie.

Nathalie Bauchet

Avec la participation d'Emmanuel Lellouch, Observatoire de Paris.

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