astéroïdes, comètes et météorites, derniers vestiges du système solaire. alain doressoundiram

Astéroïdes, comètes et météorites, Astéroïdes, comètes et météorites, derniers vestiges derniers vestiges

du système solaire.du système solaire.

Alain Doressoundiramhttp://formation-professeurs.obspm.fr/

Alain Doressoundiram 2

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


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


Par Toutatis !

Meteor crater (Arizona)


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


• 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


Planète N Distance

prédite

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


Diversité de forme, de taille et de composition

2,2 2,8 3,6 ua

Cérès

Vesta

Junon

Éros

Hygiéa

Mars


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


• 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

Alain Doressoundiram 11Instantanée des positions des astéroïdes

Où se trouvent-ils?


Distribution de la distance moyenne des astéroïdes

Terre JupiterMars

4:1 4:33:1 5:3 1:13:22:15:2


Résonances

Résonance 3:1


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



méthode dite du "blink" ou clignotement permets de repérer les objets planétaires.

2 images à 10mn d’intervalle




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



Courbe de lumière

temps

magm

Période de rotation

Forme : a/b > 100,4 m

Axe de rotation

Photométrie


Observations télescopiquesSpectroscopie

Radiométrie

Occultations

T

Réfléchi Thermique

=> composition

=> taille, forme

=> T,albedo


Images à partir du solObservations 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


Images à partir du solObservations radar

4769 Castalia

4179 Toutatis

216 Kleopatra


Images à partir du solHST

4 Vesta


4979 OtawaraIda et dactyl

Mathilde

Images in situ

951 Gaspra

Rendez-vous avec 433 Eros, 14 février 2000

NEAR

Descente de NEAR, février 2001


HAYABUSA2003 (JAXA)

Objectif : ramener des échantillons d’astéroïdes sur Terre.

2005 : rencontre avec ITOKAWA2010 : retour sur Terre


ITOKAWA

500 m


ITOKAWA


Les familles d’astéroïdes

Hungaria

Koronis

Eos

Phocaea

Flora

Troyens

Themis

31

Exemples de collisions cratérisantes

Collisions catastrophiques

Astéroïde simple Rubble pile Famille dynamique

32

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


• 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


Météorite

Météorite de Peekskill


Classification des météorites

Différentiées

MétalliquesChondrites ordinaires

Métallo-pierreuses

AchondritesHED, SNC, ...

olivine, pyroxènefeldspaths, métal

Composition solairecarbone

Achondritesprimitives

métal, silicates

Fe, Nipyroxène+ autres

Chondritescarbonées

80 % 8 %

4 %

2 %6 %

croûte

manteau

noyau

Non différentiées


?

• 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


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


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").

Effets du « space weathering »

penteprofondeur

maximum

Temps

albédo

profondeur de bande

pente


Comète et imaginaire


Les comètesObjets 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


Transition astéroïde-comète

• Astéroïde 2060 Chiron => comète

• Comète Wilson-Harrington (1949) => astéroïde 4015 (1979). Comète éteinte?


Hyakutake

queue de poussières

queue de plasma

noyau de la comète

Mouvement de la comète

vent solaireprotons et électrons300-800 km/s

photons

coma

SOLEIL


• 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


Activité cométaire

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%

Antigel

0,3%

Monoxyde De carbone

(1-25%)

Formaldéhyde0,1-1,2%


Chimie cométaire


Comètes SOHO: comètes héliorasantes


Comète McNaught

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


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


Deep Impact

astéroïdes, comètes et météorites, derniers vestiges du système solaire. alain doressoundiram

Documents