Astéroïdes, comètes et météorites, Astéroïdes, comètes et météorites, derniers vestiges derniers vestiges
du système solaire.du système solaire.
Alain Doressoundiramhttp://formation-professeurs.obspm.fr/
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Risque de collision avec la Terre.Meteor crater, extinction dinosaures?
Ressources minières (astéroïdes)
Origine de la vie sur Terre (comètes)
Astéroïdes, comètes et météorites sont des corps primitifs qui ont très peu évolué depuis la formation du système solaire.
Intérêts de l’étude des petits corps
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Astéroïdes, résidus de la formation du Système Solaire
➡ Grande diversité de taille, de forme et de composition
Accrétion ➡ planétésimaux
Chauffage ➡ différentiation
Collisions➡ fragmentation et cratérisation
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Population des géocroiseurs
N (d > 1km) ~ 900Nombre découverts à ce jour : ~ 700
Hiroshima
Energie de l’impact
Energie cinetique : ½mv2
Un bolide de 2m de diamètre à une vitesse de 20km/s => 1 MT1 MT ~ 100 Hiroshima
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• 1801: découverte par hasard de Cérès (Piazzi).• Petits corps rocheux et irréguliers.
– Composition: silicates et métaux.• Dimensions: max 1000 km de diamètre.
– Les 3 plus gros: Cérès d=933 km.Pallas d=523 km.Vesta d=501 km.
• ~500000 connus (~230000 numérotés).• Majorité dans la « ceinture principale » entre les orbites de
mars et jupiter.• Origine.
– Planète fragmentée?– Accrétion bloquée par la formation de jupiter.
Les astéroïdes
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Planète N Distanceprédite
Distance réelle
Mercure 0 0,4 0,39
Venus 1 0,7 0,72
Terre 2 1 1,00
Mars 4 1,6 1,52
Lacune 8 2,8 2,77
Jupiter 16 5,2 5,20
Saturne 32 10,0 9,54
Uranus 64 19,6 19,19
Neptune 128 38,8 30,07
Pluton 256 77,2 39,53
Loi de Titus Bode (1766)dplanète = 0,4 + 0,3 x N
dplanète : distance héliocentrique en U.A.N = 0,1,2,4,….
Giuseppe Piazzi 1746 - 1826
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Diversité de forme, de taille et de composition
2,2 2,8 3,6 ua
Cérès
Vesta
Junon
Éros
Hygiéa
Mars
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Composition
Albédos de comparaison Terre 0,35 Lune 0,07 Charbon 0,04 Neige 0,8
Classe Albédo Minéralogie M 0,1 - 0,18 métal, enstatite ? S (17%) 0,1 - 0,22 olivine, pyroxène, métal C (75%) 0,03 - 0,07 silicates hydratés, organiques P, D 0,02 - 0,05 matières organiques B, G, F 0,03 - 0,06 silicates hydratés, organiques
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• Orbites elliptiques autour du Soleil.• la « ceinture principale » 2.1-3.3 UA
entre les orbites de Mars et Jupiter. Distribution non uniforme: lacunes de Kirkwood.
• Les troyens: aux points de Lagrange de Jupiter (stable). 5.2 UA
• les géocroiseurs: orbites croisent celle de la Terre. ~1 UA.(Aten, Apollo, Amor)
Localisation
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Distribution de la distance moyenne des astéroïdes
Terre JupiterMars
4:1 4:33:1 5:3 1:13:22:15:2
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Observations télescopiques
Dans cette image se cachent 4 astéroïdes et un satellite de Jupiter
image obtenue sur le 1,20m de l’OHP crédit : IMCEE
Observations optiques et astrométrie
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Observations télescopiques
méthode dite du "blink" ou clignotement permets de repérer les objets planétaires.
2 images à 10mn d’intervalle
Observations optiques et astrométrie
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Observations télescopiques
Identification des objets:
(1): astéroïde (3939) Huruhata, magnitude 16.1
(2): astéroïde 1999 TK 5, magnitude 17.3
(3): astéroïde (13425) 1999 VG 24, magnitude 16,9
(4): satellite J-8, Pasiphaé, de Jupiter, magnitude 17
(5): astéroïde (377) Campania, magnitude 12.5
Observations optiques et astrométrie
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Courbe de lumière
temps
mag∆m
Période de rotation
Forme : a/b > 100,4 ∆m
Axe de rotation
Photométrie
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Observations télescopiquesSpectroscopie
Radiométrie
Occultations T
Réfléchi Thermique
=> composition
=> taille, forme
=> T,albedo
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Images à partir du solObservations radar
Principe : envoi d’un signal radar connu et cohérentAnalyse de l’écho radar modifié par l’astéroide
• Décalages temporelles et spectraux => image 2D• Variation de l’intensité => composition• Caractéristiques de l’écho => texture
216 Kleopatra
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Images à partir du solObservations radar
4769 Castalia
4179 Toutatis
216 Kleopatra
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HAYABUSA2003 (JAXA)
Objectif : ramener des échantillons d’astéroïdes sur Terre.
2005 : rencontre avec ITOKAWA2010 : retour sur Terre
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Exemples de collisions cratérisantes
Collisions catastrophiques
Astéroïde simple Rubble pile Famille dynamique
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Familles d’astéroïdes
Physique des collisions
Évolution des astéroïdes
Distribution de taille
Intérieur d’une planète
Origine des géocroiseurs
Formation des systèmes binaires
Évolution dynamique
Intérêt des familles
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• Météore ou étoile filante: phénomène lumineux associé au passage d’un corps dans la haute atmosphère
• météorites: fragment d’astéroïde qui arrive intact sur Terre.
• Type de météorites connectés aux différents type d astéroïdes
Quelques définitions
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Classification des météoritesDifférentiée
s
Métalliques
Chondrites ordinaires
Métallo-pierreuse
s
AchondritesHED,
SNC, ...
olivine, pyroxènefeldspaths, métal
Composition solairecarbone
Achondrites
primitives
métal, silicates
Fe, Nipyroxène+ autres
Chondrites
carbonées
80 % 8 %
4 %
2 %6 %
croûte
manteaunoyau
Non différentiées
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?
• Vesta et les achondrites HED, un cas d ’école (1970)• et pour les autres astéroïdes ?
Quels corps parents pour chaque famille de météorites ?
La filiation astéroïdes - météorites
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Vesta, corps parent des météorites HED
Spectre visible et proche infrarouge de Vesta bien reproduit par spectres de HED
➡ Vesta serait le corps parent des météorites HED
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Et pour les autres astéroïdes ?
Il n’y a pas de relation évidente entre les autres groupes de météorites et les astéroïdes.
En particulier, les chondrites ordinaires sont les plus courantes sur terre (80 % des chutes), mais leur contrepartie astéroïdale n’a pas été identifiée.
Hypothèses :
Les CO proviennent de très petits objets qui ne peuvent pas être observés depuis la terre.
Le mécanisme de transport vers la terre favorise des types minoritaires dans la ceinture principale.
Les corps-parents des CO sont parmi les astéroïdes S, mais leurs propriétés spectrales sont modifiés par des processus de vieillissement de la surface ("space weathering").
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Les comètesObjets actifs, donc variablesorbites très elliptiques et souvent inclinés sur l’écliptique.Environ 1000 comètes connues (périodique et non périodique)composition:
noyau=« boule de neige sale »mélange de glace (H2O, CO2, CO …) et de poussièresmolécules organiques
taille typique=1-20 km
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Transition astéroïde-comète
• Astéroïde 2060 Chiron => comète• Comète Wilson-Harrington (1949) =>
astéroïde 4015 (1979). Comète éteinte?
queue de poussières
queue de plasma
noyau de la comète
Mouvement de la comète
vent solaireprotons et électrons300-800 km/s
photons
coma
SOLEIL
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• Quand la comète s’approche du soleil, on a sublimation des glaces: éjection de gaz et de poussière; Zones actives.– Formation d ’une coma (« chevelure »).– Poussière repoussée par la pression de radiation =>
queue de poussière. ~ qq millions de km.– Rayons UV ionisent les gaz. Ions repoussés par le
vent solaire => queue des ions. ~ qq dizaines de millions de km.
• 0.1-1 % de perte de masse à chaque orbite. Hale-Bopp: 1000 t de poussière et 130 t d’eau par seconde!
Comète : la physique
Molécules identifiées dans l’atmosphère des comètes
EAU (70-90%)
Alcool Méthylique0,5-6%
Dioxyde de carbone(5-10%)
Ethane0,2-0,8%
Acétylène0,3%
Méthane0,2-0,8%
Acide formique
0,1%
CH3CHO
0,02%
HCOOCH3
0,08%
Ammoniac0,5%
Acide Cyanhydrique
0,1-0,3%
HNC
0,01%HC3N
0,01%HNCO
0,01%
CH3CN
0,01%NH2CHO
0,01%
CS2
0,1%
OCS0,4%
Sulfure d’hydrogène
0,2-1,5%
Dioxyde de Soufre
0,1-0,3%
H2CS
0,02%
Antigel0,3%
Monoxyde De carbone
(1-25%)
Formaldéhyde0,1-1,2%
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Comète McNaught
La comète C/2006 P1 (McNaught), qui est devenue plus brillante que Vénus le 13 Janvier 2007 (0,17 UA du Soleil)
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Deep Impact2004 (NASA)
Objectif : bombarder une comète pour en révéler l’intérieur.
Impact de la comète Tempel 1 : juillet 2005. Formation d’un cratère
Diamètre et profondeur Composition de l’intérieur et des éjectas Changements d’activité produits
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