TERRE Formation
La Terre est une planète aux propriétés uniques. Parmi les plus de 5 000 planètes extrasolaires découvertes, aucune ne lui ressemble. Si certaines ont des proportions similaires de fer et de silicates, leur masse représente cependant plusieurs fois celle de la Terre. Nommées super-Terres, elles évoluent sur des orbites bien plus proches de l’étoile centrale que celle de la Terre l’est du Soleil. Les mesures chronologiques s’accordent à montrer que la formation de la Terre, à partir de corps primitifs constitués il y a 4,56 milliards d’années, s’est étalée sur plusieurs dizaines de millions d’années. Ce temps de formation est beaucoup plus long que pour Mars, les planètes géantes et, sans doute, les super-Terres. Aucun mélange de météorites ne permet de reproduire la composition chimique et isotopique de la Terre sans la prise en compte d’un réservoir de matière « primordiale » aujourd’hui disparu. La matière constituant la Terre a été accrétée majoritairement soit par capture de poussières du disque protoplanétaire, soit par collisions de petits corps. Les données isotopiques disponibles favorisent ce dernier scénario. Dans ce modèle collisionnel, seule une faible fraction de la masse de la Terre (MTerre) provient du système solaire externe, au-delà de l’orbite de Jupiter, et serait à l’origine d’une partie de l’eau terrestre et d’autres éléments volatils. Cependant, le processus de formation de la Terre et l’origine de ses propriétés spécifiques lui permettant d’être une planète habitable font toujours débat. Si d’importants progrès ont été réalisés, un modèle précis de formation de la Terre manque encore.
La Terre et les autres planètes
Dans le système solaire, on distingue deux grandes classes de planètes. D’une part, les planètes géantes – Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune – sont éloignées du Soleil, de 5,2 à 30 unités astronomiques (ua, unité correspondant à la distance Terre-Soleil, soit environ 150 × 106 km). Avec une masse comprise entre 14,5 (pour Uranus) et près de 318 fois (pour Jupiter) celle de la Terre, elles sont composées de gaz, roches et glaces. Jupiter et Saturne sont principalement constituées d’hydrogène et d’hélium, ces gaz étant également dominants dans la composition du Soleil. D’autre part, les planètes telluriques – Mercure, Vénus, Terre et Mars – sont situées approximativement entre 0,4 et 1,5 ua du Soleil et leur masse est comprise entre 5,5 % (pour Mercure) et 81,5 % (pour Vénus) de celle de la Terre. Toutes les planètes telluriques, à l’exception de Mercure, sont composées essentiellement de fer et de silicates dans des proportions proches de celle du Soleil. Elles présentent un noyau métallique central (concentrant le fer) qui est entouré par un manteau silicaté de moindre densité. Ce sont ce que l’on appelle des corps différenciés. La « différenciation » correspond ici à un processus précoce ayant lieu lors de la fusion (totale ou partielle) de corps planétaires, au cours de laquelle se produit une ségrégation gravitaire du fer métal fondu – responsable de la formation du noyau métallique. Pour expliquer le cas de Mercure, dont le rapport noyau/manteau est à peu près le double de la valeur terrestre, les modèles évoquent une perte d’une grande partie de son manteau silicaté causée par une collision de forte énergie avec une autre planète, ayant eu lieu pendant sa phase de formation.
En dépit d’une composition chimique globale semblable, la Terre, Vénus et Mars sont très différentes. La faible masse de Mars, représentant 10,7 % de celle de la Terre, explique l’absence d’une atmosphère conséquente, les gaz ayant tendance à s’échapper s’ils ne sont pas suffisamment retenus par la gravité de la planète. De plus, une petite planète refroidit plus rapidement qu’une grande, en raison du fort rapport entre sa surface[...]
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Écrit par
- Guy LIBOUREL : professeur des Universités, université de Côte d'Azur
- Alessandro MORBIDELLI : directeur de recherche CNRS à l'Observatoire de la Côte d'Azur, Nice
Classification
Médias
Masse et rayon de quelques planètes extrasolaires (avec leur marge d’erreur)
Encyclopædia Universalis France
Quelques exoplanètes dites super-Terres et zone habitable
Encyclopædia Universalis France
Propriétés isotopiques des météorites connues de Mars et de la Terre
Encyclopædia Universalis France
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