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Astéroïdes, comètes et météorites, derniers vestiges du système solaire.

Astéroïdes, comètes et météorites, derniers vestiges du système solaire. Alain Doressoundiram http://formation-professeurs.obspm.fr/. Intérêts de l’étude des petits corps.

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Astéroïdes, comètes et météorites, derniers vestiges du système solaire.

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  1. Astéroïdes, comètes et météorites, derniers vestiges du système solaire. Alain Doressoundiram http://formation-professeurs.obspm.fr/

  2. Intérêts de l’étude des petits corps • Astéroïdes, comètes et météorites sont des corps primitifs qui ont très peu évolué depuis la formation du système solaire. • Risque de collision avec la Terre. • Meteor crater, extinction dinosaures? • Origine de la vie sur Terre (comètes) • Ressources minières (astéroïdes) Alain Doressoundiram

  3. Accrétion • planétésimaux • Chauffage • différentiation • Collisions • fragmentation et cratérisation Astéroïdes, résidus de la formation du Système Solaire • Grande diversité de taille, de forme et de composition Alain Doressoundiram

  4. Par Toutatis ! Meteor crater (Arizona) Alain Doressoundiram

  5. Population des géocroiseurs N (d > 1km) ~ 900 Nombre 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 MT 1 MT ~ 100 Hiroshima Alain Doressoundiram

  6. Les astéroïdes • 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. Alain Doressoundiram

  7. 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 Alain Doressoundiram

  8. Diversité de forme, de taille et de composition Junon Mars Cérès Éros Hygiéa 2,2 2,8 3,6 ua Vesta Alain Doressoundiram

  9. Composition 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 Albédos de comparaison Terre 0,35 Lune 0,07 Charbon 0,04 Neige 0,8 Alain Doressoundiram

  10. Localisation • 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) Alain Doressoundiram

  11. Où se trouvent-ils? Alain Doressoundiram Instantanée des positions des astéroïdes

  12. Distribution de la distance moyenne des astéroïdes 4:1 3:1 5:2 2:1 5:3 3:2 4:3 1:1 Terre Mars Jupiter Alain Doressoundiram

  13. Résonances Résonance 3:1 Alain Doressoundiram

  14. Observations télescopiques Observations optiques et astrométrie Dans cette image se cachent 4 astéroïdes et un satellite de Jupiter image obtenue sur le 1,20m de l’OHP crédit : IMCEE Alain Doressoundiram

  15. Observations télescopiques Observations optiques et astrométrie méthode dite du "blink" ou clignotement permets de repérer les objets planétaires. 2 images à 10mn d’intervalle Alain Doressoundiram

  16. Observations télescopiques Observations optiques et astrométrie 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 Alain Doressoundiram

  17. Courbe de lumière Photométrie mag Dm Période de rotation Forme : a/b > 100,4 Dm Axe de rotation temps Alain Doressoundiram

  18. Réfléchi Thermique T Observations télescopiques Spectroscopie => composition Radiométrie => T,albedo Alain Doressoundiram Occultations => taille, forme

  19. Images à partir du sol Observations radar Principe : envoi d’un signal radar connu et cohérent Analyse 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 Alain Doressoundiram

  20. Images à partir du sol Observations radar 216 Kleopatra 4769 Castalia 4179 Toutatis Alain Doressoundiram

  21. Images à partir du sol HST 4 Vesta Alain Doressoundiram

  22. 4979 Otawara Ida et dactyl Mathilde 951 Gaspra Images in situ Alain Doressoundiram

  23. Rendez-vous avec 433 Eros, 14 février 2000

  24. NEAR

  25. NEAR Descente de NEAR, février 2001

  26. NEAR Descente de NEAR, février 2001

  27. HAYABUSA2003 (JAXA) Objectif : ramener des échantillons d’astéroïdes sur Terre. 2005 : rencontre avec ITOKAWA 2010 : retour sur Terre Alain Doressoundiram

  28. ITOKAWA 500 m Alain Doressoundiram

  29. ITOKAWA Alain Doressoundiram

  30. Les familles d’astéroïdes Phocaea Troyens Hungaria Eos Koronis Flora Themis Alain Doressoundiram

  31. Collisions catastrophiques Exemples de collisions cratérisantes Astéroïde simple Rubble pile Famille dynamique

  32. Intérêt des familles Évolution des astéroïdes Physique des collisions Distribution de taille Formation des systèmes binaires Évolution dynamique Familles d’astéroïdes Origine des géocroiseurs Intérieur d’une planète

  33. Quelques définitions • 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 Alain Doressoundiram

  34. Météorite Météorite de Peekskill Alain Doressoundiram

  35. croûte noyau manteau Classification des météorites Non différentiées Différentiées Achondrites primitives Chondrites carbonées Chondrites ordinaires Métalliques Achondrites HED, SNC, ... Métallo- pierreuses Composition solaire carbone Fe, Ni olivine, pyroxène feldspaths, métal 4 % pyroxène + autres 6 % métal, silicates 2 % Alain Doressoundiram 80 % 8 %

  36. La filiation astéroïdes - météorites Quels corps parents pour chaque famille de météorites ? ? • Vesta et les achondrites HED, un cas d ’école (1970) • et pour les autres astéroïdes ? Alain Doressoundiram

  37. Spectre visible et proche infrarouge de Vesta bien reproduit par spectres de HED Vesta serait le corps parent des météorites HED Vesta, corps parent des météorites HED Alain Doressoundiram

  38. 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"). Alain Doressoundiram

  39. Effets du « space weathering » Temps maximum profondeur pente pente profondeur de bande albédo

  40. Comète et imaginaire Alain Doressoundiram

  41. Les comètes • Objets actifs, donc variables • orbites 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 poussières • molécules organiques • taille typique=1-20 km Alain Doressoundiram

  42. Transition astéroïde-comète • Astéroïde 2060 Chiron => comète • Comète Wilson-Harrington (1949) => astéroïde 4015 (1979). Comète éteinte? Alain Doressoundiram

  43. Hyakutake Alain Doressoundiram

  44. noyau de la comète queue de plasma vent solaire protons et électrons 300-800 km/s queue de poussières coma photons Mouvement de la comète SOLEIL

  45. Comète : la physique • 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! Alain Doressoundiram

  46. Activité cométaire Alain Doressoundiram

  47. Molécules identifiées dans l’atmosphère des comètes Dioxyde de Soufre 0,1-0,3% Sulfure d’hydrogène 0,2-1,5% OCS 0,4% H2CS 0,02% Monoxyde De carbone (1-25%) CS2 0,1% EAU (70-90%) Acide Cyanhydrique 0,1-0,3% HNC 0,01% HC3N 0,01% CH3CN 0,01% Dioxyde de carbone (5-10%) HNCO 0,01% NH2CHO 0,01% Ammoniac 0,5% Alcool Méthylique 0,5-6% Acétylène 0,3% CH3CHO 0,02% HCOOCH3 0,08% Formaldéhyde 0,1-1,2% Ethane 0,2-0,8% Méthane 0,2-0,8% Antigel 0,3% Acide formique 0,1%

  48. Chimie cométaire Alain Doressoundiram

  49. Comètes SOHO: comètes héliorasantes Alain Doressoundiram

  50. Comète McNaught La comète C/2006 P1 (McNaught), qui est devenue plus brillante que Vénus le 13 Janvier 2007 (0,17 UA du Soleil) Alain Doressoundiram

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