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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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Presentation Transcript
ast ro des com tes et m t orites derniers vestiges du syst me solaire

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

Alain Doressoundiram

http://formation-professeurs.obspm.fr/

int r ts de l tude des petits corps
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

ast ro des r sidus de la formation du syst me solaire

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

par toutatis
Par Toutatis !

Meteor crater (Arizona)

Alain Doressoundiram

slide5

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

les ast ro des
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

loi de titus bode 1766
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

diversit de forme de taille et de composition
Diversité de forme, de taille et de composition

Junon

Mars

Cérès

Éros

Hygiéa

2,2

2,8

3,6 ua

Vesta

Alain Doressoundiram

composition
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

localisation
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

slide11

Où se trouvent-ils?

Alain Doressoundiram

Instantanée des positions des astéroïdes

slide12

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

r sonances
Résonances

Résonance 3:1

Alain Doressoundiram

observations t lescopiques
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

observations t lescopiques1
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

observations t lescopiques2
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

courbe de lumi re
Courbe de lumière

Photométrie

mag

Dm

Période de rotation

Forme : a/b > 100,4 Dm

Axe de rotation

temps

Alain Doressoundiram

observations t lescopiques3

Réfléchi

Thermique

T

Observations télescopiques

Spectroscopie

=> composition

Radiométrie

=> T,albedo

Alain Doressoundiram

Occultations

=> taille, forme

images partir du sol
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

images partir du sol1
Images à partir du sol

Observations radar

216 Kleopatra

4769 Castalia

4179 Toutatis

Alain Doressoundiram

images partir du sol2
Images à partir du sol

HST

4 Vesta

Alain Doressoundiram

images in situ

4979 Otawara

Ida et dactyl

Mathilde

951 Gaspra

Images in situ

Alain Doressoundiram

slide25
NEAR

Descente de NEAR, février 2001

slide26
NEAR

Descente de NEAR, février 2001

hayabusa 2003 jaxa
HAYABUSA2003 (JAXA)

Objectif : ramener des échantillons d’astéroïdes sur Terre.

2005 : rencontre avec ITOKAWA

2010 : retour sur Terre

Alain Doressoundiram

itokawa
ITOKAWA

500 m

Alain Doressoundiram

itokawa1
ITOKAWA

Alain Doressoundiram

les familles d ast ro des
Les familles d’astéroïdes

Phocaea

Troyens

Hungaria

Eos

Koronis

Flora

Themis

Alain Doressoundiram

collisions catastrophiques
Collisions catastrophiques

Exemples de collisions cratérisantes

Astéroïde simple

Rubble pile

Famille dynamique

slide32

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

quelques d finitions
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

m t orite
Météorite

Météorite de Peekskill

Alain Doressoundiram

classification des m t orites

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 %

la filiation ast ro des m t orites
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

vesta corps parent des m t orites hed
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

et pour les autres ast ro des
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

effets du space weathering
Effets du « space weathering »

Temps

maximum

profondeur

pente

pente

profondeur de bande

albédo

com te et imaginaire
Comète et imaginaire

Alain Doressoundiram

slide41

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

transition ast ro de com te
Transition astéroïde-comète
  • Astéroïde 2060 Chiron => comète
  • Comète Wilson-Harrington (1949) => astéroïde 4015 (1979). Comète éteinte?

Alain Doressoundiram

slide43

Hyakutake

Alain Doressoundiram

slide44

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

com te la physique
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

activit com taire
Activité cométaire

Alain Doressoundiram

slide47

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%

chimie com taire
Chimie cométaire

Alain Doressoundiram

com te mcnaught
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

deep impact 2004 nasa
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

Alain Doressoundiram

deep impact
Deep Impact

Alain Doressoundiram

deep impact1
Deep Impact

Alain Doressoundiram