séquence pédagogique "course à la collision" du dispositif chain reaction

La course aux chocs

Domaine

conceptuel

Univers, système solaire, planètes, comètes, astéroïdes, météorites,

probabilité et conséquences d’une collision entre un géocroiseur et la

Situation Les élèves sont des scientifiques qui doivent

afin d’éviter un désastre

construire leur argumentation

produites dans le passé

Investigation Analyse de documents et travail expérimental

éjectas formés lorsqu’on lâche un projectile dans de la poudre)

Production Compte-rendu des travaux

présentation

ou

Poster et présentation

Durée indicative 11 séances de 1h30

Ce projet a reçu un financement dans le cadre du 7ème programme-cadre de l'Union Européenne pour la recherche et le développement technologique sous l'agrément n°[321278].

EUPRB

La course aux chocs


probabilité et conséquences d’une collision entre un géocroiseur et la

Les élèves sont des scientifiques qui doivent formuler des recommandations

afin d’éviter un désastre si un astéroïde devait s’écraser sur Terre.

leur argumentation, ils doivent étudier les collisions qui se sont

dans le passé et réaliser un travail expérimental sur le sujet

Analyse de documents et travail expérimental (étude des cratères et des


rendu des travaux réalisés avec démarche expérimentale

présentation dans le cadre d’une conférence

séances de 1h30

1

La course aux chocs


probabilité et conséquences d’une collision entre un géocroiseur et la Terre.

formuler des recommandations

Terre. Pour

, ils doivent étudier les collisions qui se sont

sur le sujet.

(étude des cratères et des


réalisés avec démarche expérimentale – poster de

La course aux chocs

Descriptif pour les professeurs

Résumé

Dans ce projet pédagogiqueTerre a été heurtée à plusieurs reprises par des objets massifs issus de l’espace. Les documents suggèrent qu’une collision avec un astéroïde ou une comète pourrait à nouveau survenir, et que les conséquences pourdévastatrices. On demande aux élèves d’évaluer la probabilité d’un tel événement et de réaliser des expériences leur permettant d’estimer les dégâts que provoquerait l’impact d’un objet massif sur Terre. On leur demande aurecommandations (doit-on chercher à anticiper une éventuelle collisiondevrait-on faire pour détecter et suivre les objets proches de la Terre

Savoirs mis en jeu

• L’orbite d’une comète est loin d’être circulaire.

• Les comètes sont beaucoup plus proches du Soleil à certains moments qu’à d‘autres : c’est le cas lorsqu’elles sont visibles.

• Plus un objet gravitant autour du Soleil en est éloigné, plus il met du temps à faire un tour complet autour du Soleil.

Canevas possible

Rédaction d’un rapport de synthèse

La course aux chocs

Descriptif pour les professeurs

projet pédagogique, les élèves apprennent que dans un passé lointain, la Terre a été heurtée à plusieurs reprises par des objets massifs issus de l’espace. Les documents suggèrent qu’une collision avec un astéroïde ou une comète pourrait à nouveau survenir, et que les conséquences pour la vie sur Terre pourraient être dévastatrices. On demande aux élèves d’évaluer la probabilité d’un tel événement et de réaliser des expériences leur permettant d’estimer les dégâts que provoquerait l’impact d’un objet massif sur Terre. On leur demande aussi de formuler des

on chercher à anticiper une éventuelle collisionon faire pour détecter et suivre les objets proches de la Terre

L’orbite d’une comète est loin d’être circulaire.

sont beaucoup plus proches du Soleil à certains moments qu’à : c’est le cas lorsqu’elles sont visibles.

Plus un objet gravitant autour du Soleil en est éloigné, plus il met du temps à faire un tour complet autour du Soleil.

Analyse d’un dossier documentaire pour s’approprier le sujet

(Documents 1 à 10)

Démarche d’investigation expérimentale Bulletin de recherche M96004

Travail expérimental

Réflexion sur les préconisations possibles

Présentation du projet Fiche « Résumé du projet »

Bulletin de recherche M96002

Préparation du poster & présentationRédaction d’un rapport de synthèse

2

apprennent que dans un passé lointain, la Terre a été heurtée à plusieurs reprises par des objets massifs issus de l’espace. Les documents suggèrent qu’une collision avec un astéroïde ou une comète pourrait

la vie sur Terre pourraient être dévastatrices. On demande aux élèves d’évaluer la probabilité d’un tel événement et de réaliser des expériences leur permettant d’estimer les dégâts que provoquerait

ssi de formuler des on chercher à anticiper une éventuelle collision ? que

on faire pour détecter et suivre les objets proches de la Terre ?...).

sont beaucoup plus proches du Soleil à certains moments qu’à

Plus un objet gravitant autour du Soleil en est éloigné, plus il met du temps à

Préparation du poster & présentation

Compétences visées

• S’approprier des notions et des modèles scientifiques pour énoncer une problématique

• Proposer diverses stratégies pour répondre à la problématique• Évaluer les risques et mettre en œuvre les règles de sécurité au laboratoire• Concevoir et réaliser un travail expérimental• Obtenir et enregistrer des données (sources primaires et secondaires)• Proposer un modèle cohérent avec les observations ou les mesures• Analyser les résultats de manière critique• Utiliser les outils de communication appropriés, y compris les TICE, pour

rendre compte de son travail et discuter des questions scientifiques• Mobiliser des connaissances relevant de l’astronomie et des sciences de

l’Univers (nature et mouvement du Soleil, de la Lune, des étoiles et des autres corps célestes)

Cette activité est aussi l’occasion pour les élèves de• Rechercher, expérimenter, discuter e• Partir d’exemples de la vie courante pour développer son sens de la curiosité

Prérequis

Avant de se lancer dans ceconnaissances basiques sur le système solaire, ses planètes, les comèastéroïdes et les météorites.

Déroulement

L’activité peut se concevoir en en œuvre en classe ou dans le cadre d’un atelier scientifique.

Séances 1 et 2

Lancement, fiche Analyse du bulletin de recherche M96002 et decertains des documents Documents 1 à 10

Séances 3 à 6

Travail expérimental avec bau point du protocoleUtilisation possibleInterprétation et analyse des résultats

S’approprier des notions et des modèles scientifiques pour énoncer une

Proposer diverses stratégies pour répondre à la problématiqueÉvaluer les risques et mettre en œuvre les règles de sécurité au laboratoireConcevoir et réaliser un travail expérimental Obtenir et enregistrer des données (sources primaires et secondaires)

roposer un modèle cohérent avec les observations ou les mesuresAnalyser les résultats de manière critique Utiliser les outils de communication appropriés, y compris les TICE, pour rendre compte de son travail et discuter des questions scientifiques

ser des connaissances relevant de l’astronomie et des sciences de l’Univers (nature et mouvement du Soleil, de la Lune, des étoiles et des autres

Cette activité est aussi l’occasion pour les élèves de : Rechercher, expérimenter, discuter et développer des argumentsPartir d’exemples de la vie courante pour développer son sens de la curiosité

Avant de se lancer dans ce projet, les élèves devraient avoir quelques connaissances basiques sur le système solaire, ses planètes, les comèastéroïdes et les météorites.

L’activité peut se concevoir en une dizaine de séances de 1h30. Elle peut être mise en œuvre en classe ou dans le cadre d’un atelier scientifique.

iche “Résumé du projet”

bulletin de recherche M96002 et de documents sélectionnés parmi les

10

Classe entière Groupes de 2 à 4 élèves avec répartitiotâches

Travail expérimental avec bulletin M96004 : mise protocole, mesures, graphiques

possible d’un outil de simulation Interprétation et analyse des résultats

Groupes

3

S’approprier des notions et des modèles scientifiques pour énoncer une

Proposer diverses stratégies pour répondre à la problématique Évaluer les risques et mettre en œuvre les règles de sécurité au laboratoire

Obtenir et enregistrer des données (sources primaires et secondaires) roposer un modèle cohérent avec les observations ou les mesures

Utiliser les outils de communication appropriés, y compris les TICE, pour rendre compte de son travail et discuter des questions scientifiques

ser des connaissances relevant de l’astronomie et des sciences de l’Univers (nature et mouvement du Soleil, de la Lune, des étoiles et des autres

t développer des arguments Partir d’exemples de la vie courante pour développer son sens de la curiosité

, les élèves devraient avoir quelques connaissances basiques sur le système solaire, ses planètes, les comètes, les

séances de 1h30. Elle peut être mise

Classe entière

Groupes de 2 à 4 élèves avec répartition des tâches

Groupes

Séances 7 à 10

Rédaction de recommandationsPréparation d’un rapport de synthèseOu Préparation d’un poster et d’une orale en vue de la conférence

Séance 11

Présentation orale (5 min max)Ou Sélection de la présentation et du poster représentant le lycée.Discussion

Indications pour la mise en œuvre

A. Modalités

Le professeur fournit aux élèves la fiche “Résumé du projet”. Cellel’ensemble des documents que les élèves doivent produire tout au long du projet et elle permet à chaque élève de gérer l’avancement de ses travaux.

Ensuite, le professeur distribue le bulletin de recherche projet, délimite le sujet et détaille les travaux à réaliser. Ldécomposée en trois étapes

Étape 1 –Compréhension du problème (é

Des informations sont fournies dans comme des articles issus de magazines scientifiques.

Le Document 1 (La collision de la fin du mondepossibles de la chute d’une

Le Document 2 (La fin du mondeTcheliabinsk en février 2013.

Le Document 3 (Météorites 5 où des météorites sont tombées sur des voitures.

Le Document 4 (Sur la piste de la météorite Peekskillcomment les astronomes ont déterminé l’orbite initiale d’une météorite tombée en 1992.

Le Document 5 (Les champions des cratères terrestrestechniques qui ont permis collisions à la Préhistoire.

Le Document 6 (Au commencement… un astéroïde!sur la nature et la composition des météorites.

de recommandations Préparation d’un rapport de synthèse

Préparation d’un poster et d’une présentation orale en vue de la conférence

Groupes

Présentation orale (5 min max) des travaux

Sélection de la présentation et du poster représentant le lycée.

Classe entière

Indications pour la mise en œuvre

professeur fournit aux élèves la fiche “Résumé du projet”. Cellel’ensemble des documents que les élèves doivent produire tout au long du projet et elle permet à chaque élève de gérer l’avancement de ses travaux.

Ensuite, le professeur distribue le bulletin de recherche M96002projet, délimite le sujet et détaille les travaux à réaliser. La démarche peut

en trois étapes:

Compréhension du problème (étude d’un dossier documentaire

Des informations sont fournies dans dix documents dont la plupart sont comme des articles issus de magazines scientifiques.

La collision de la fin du monde) présente les conséquences de la chute d’une météorite massive sur Terre.

La fin du monde ?) relate la chute de la météorite de Tcheliabinsk en février 2013.

Météorites 5 - Voitures 0) met en perspective cinqoù des météorites sont tombées sur des voitures.

Sur la piste de la météorite Peekskill) décritcomment les astronomes ont déterminé l’orbite initiale d’une météorite

Les champions des cratères terrestres) présentetechniques qui ont permis d’identifier les sites où se sont produites des collisions à la Préhistoire.

Au commencement… un astéroïde!) donne des informations sur la nature et la composition des météorites.

4

Groupes

Classe entière

professeur fournit aux élèves la fiche “Résumé du projet”. Celle-ci récapitule l’ensemble des documents que les élèves doivent produire tout au long du projet et

M96002 qui présente le a démarche peut être

documentaire)

dont la plupart sont rédigés

) présente les conséquences

) relate la chute de la météorite de

) met en perspective cinq incidents

) décrit brièvement comment les astronomes ont déterminé l’orbite initiale d’une météorite

présente les d’identifier les sites où se sont produites des

) donne des informations

Le Document 7 (Rock’n roll autour du Soleil

Le Document 8 (D’où viennent les comètes

Le Document 9 est un rapport du Ministère de la Défense des USA. Il des informations sur les explosions de météorqui ont été détectées par les satellites 2007.

Le Document 10 présente le programme géocroiseurs (objets susceptibles de s'approcher de l’orbite terrestre).document comporte un tableau et un gcollision d’un objet sur Terre.

La lecture et l’analyse des documents ont tout intérêt à être réparties entre les différents groupes d’élèves

Étape2 – Travail expérimental pour é

Le bulletin de recherche M96004météorites massives sur Terresemoule, sable, etc.), on lâche des objets de différentes tailles (billes, balles de golf, etc.) à partir de différentes hauteurs, puis on mesure la taille des cratères et la longueur des éjectas (traînées de débris projetés).

En associant les résultats expérimentaux et les informations délèves devraient être capables de décrire les effets causés par météorite massive sur Terre

Étape 3 – Rédaction de préconisations

Au terme de ce travail, les élèves doivent décider s'il est nécessaire de chercher à anticiper une éventuelle collision, et, le cas échéant, doivent décrire les actions qui devraient être réalisées en ce sens. La probabilité d’une collision estsuffisamment faible pour qu'on ignore le problème ? Devraitd'un programme de surveillance et de détection des objets géocroiseurscas se présente, comment éviter une collisionélèves auront à répondre en rédigeant leur rapport de synthèse.

Selon le contexte de mise en œuvre de ce module, la production attendue peutun rapport de recherche accompagné d’classe ou un poster et une présentation destiné à une conférence d’envergure nationale ou internationale.

N.B. Quelques films célèbres ont abordé le sujet et il peut être intéressant de voir les scénarios imaginés par Hollywood

Rock’n roll autour du Soleil) porte sur les as

D’où viennent les comètes ?) explique l’origine des comètes.

est un rapport du Ministère de la Défense des USA. Il des informations sur les explosions de météorites dans la haute atmosphère,

détectées par les satellites militaires américains entre 1992 et

présente le programme Spaceguard qui surveille les objets géocroiseurs (objets susceptibles de s'approcher de l’orbite terrestre).

comporte un tableau et un graphique résumant les probabilités de ision d’un objet sur Terre.

La lecture et l’analyse des documents ont tout intérêt à être réparties entre les différents groupes d’élèves

Travail expérimental pour évaluer les risques

M96004 donne des indications pour simuler la chute de météorites massives sur Terre : dans un bac contenant de la poudre

, on lâche des objets de différentes tailles (billes, balles de golf, ntes hauteurs, puis on mesure la taille des cratères et la

longueur des éjectas (traînées de débris projetés).

En associant les résultats expérimentaux et les informations du Documentélèves devraient être capables de décrire les effets causés par météorite massive sur Terre.

préconisations

ce travail, les élèves doivent décider s'il est nécessaire de chercher à anticiper une éventuelle collision, et, le cas échéant, doivent décrire les actions qui

evraient être réalisées en ce sens. La probabilité d’une collision estsuffisamment faible pour qu'on ignore le problème ? Devrait-on assurer l'existence d'un programme de surveillance et de détection des objets géocroiseurs

, comment éviter une collision ? Voilà des questions auxquelles les en rédigeant leur rapport de synthèse.

Selon le contexte de mise en œuvre de ce module, la production attendue peutun rapport de recherche accompagné d’un poster destiné à une présentation en

un poster et une présentation destiné à une conférence d’envergure nationale ou internationale.

N.B. Quelques films célèbres ont abordé le sujet et il peut être intéressant de voir les ollywood. Deep Impact (1998) met en scène une comète

5

) porte sur les astéroïdes.

) explique l’origine des comètes.

est un rapport du Ministère de la Défense des USA. Il donne es dans la haute atmosphère,

entre 1992 et

qui surveille les objets géocroiseurs (objets susceptibles de s'approcher de l’orbite terrestre). Ce

raphique résumant les probabilités de

La lecture et l’analyse des documents ont tout intérêt à être réparties entre les

pour simuler la chute de : dans un bac contenant de la poudre (farine,

, on lâche des objets de différentes tailles (billes, balles de golf, ntes hauteurs, puis on mesure la taille des cratères et la

Document 1, les élèves devraient être capables de décrire les effets causés par l’impact d’une

ce travail, les élèves doivent décider s'il est nécessaire de chercher à anticiper une éventuelle collision, et, le cas échéant, doivent décrire les actions qui

evraient être réalisées en ce sens. La probabilité d’une collision est-elle on assurer l'existence

d'un programme de surveillance et de détection des objets géocroiseurs ? Et si le ? Voilà des questions auxquelles les

Selon le contexte de mise en œuvre de ce module, la production attendue peut-être poster destiné à une présentation en

un poster et une présentation destiné à une conférence d’envergure

N.B. Quelques films célèbres ont abordé le sujet et il peut être intéressant de voir les (1998) met en scène une comète

sur une trajectoire de collision terrestre, tandis qu'un astéroïde de la taille du Texas.

B. Activité expérimentale

Le bulletin de recherche M96004 objet massif sur Terre. Le matériel nécessaire est donné mais les élèves doivent décider comment ils vont procéder.

On peut partager les élèves en groupes, chacun d’eux se focalisant sur l’un des quatre problèmes du paragraphélèves (individuellement ou en équipe) doivent concevoir un protocole qui permette d’obtenir des mesures fiables.

Quand on utilise de la poudre comme surface d’impact, il est nécessaire de vérifier au préalable que la profondeur du bac de poudre est suffisante.

Quand on mesure le diamètre du cratère, il vaut mieux se baser sur l’extérieur de son rebord plutôt que sur le diamètre intérieur.

Le travail expérimental sur les autour du cratère) nécessite de grandes quantités de poudre qui ne peut être utilisée qu'un petit nombre de fois avant qu'elle ne soit trop colorée. Il est donc conseillé de rassembler les élèves pour réaliser ces expériences.

N.B. Des détails techniques supplémentaires sont donnés dans le bulletin de recherche M96004.

C. Sécurité

Il est de votre responsabilité d’établir votre propre fiche de sécurité associée aux expériences envisagées.

En rebondissant sur les surfaces dures, ledanger. Il est donc conseillé de porter des lunettes de sécurité et de tenir le visage éloigné de la zone d’impact.

Dans une moindre mesure, l’inhalation de poudre peut aussi poser problème.

Quelques ressources supplémentaires

• Le site de la Nasa recensant les risques

• Un article sur la façon dont la probabilité d’impact évolue au fil du temps lors de la

découverte d’un nouvel objet :

http://www.slate.com/blogs/bad_astronomy/2013/10/24/asteroid_tv135_chance_of_a_20

32_impact_will_most_likely_go_down.html

sur une trajectoire de collision terrestre, tandis qu'Armageddon (1998) fait intervenir un astéroïde de la taille du Texas.

M96004 propose plusieurs pistes pour étudier l’impact d’un objet massif sur Terre. Le matériel nécessaire est donné mais les élèves doivent décider comment ils vont procéder.

On peut partager les élèves en groupes, chacun d’eux se focalisant sur l’un des quatre problèmes du paragraphe “Liste des expériences”. Dans chaque groupe, les élèves (individuellement ou en équipe) doivent concevoir un protocole qui permette d’obtenir des mesures fiables.

Quand on utilise de la poudre comme surface d’impact, il est nécessaire de vérifier préalable que la profondeur du bac de poudre est suffisante.

Quand on mesure le diamètre du cratère, il vaut mieux se baser sur l’extérieur de son rebord plutôt que sur le diamètre intérieur.

Le travail expérimental sur les éjectas (traînées de débris projetés en forme d'étoile autour du cratère) nécessite de grandes quantités de poudre qui ne peut être utilisée qu'un petit nombre de fois avant qu'elle ne soit trop colorée. Il est donc conseillé de rassembler les élèves pour réaliser ces expériences.

B. Des détails techniques supplémentaires sont donnés dans le bulletin de

Il est de votre responsabilité d’établir votre propre fiche de sécurité associée aux

En rebondissant sur les surfaces dures, les balles sont une source potentielle de danger. Il est donc conseillé de porter des lunettes de sécurité et de tenir le visage éloigné de la zone d’impact.


supplémentaires

recensant les risques : http://neo.jpl.nasa.gov/risk/

Un article sur la façon dont la probabilité d’impact évolue au fil du temps lors de la

découverte d’un nouvel objet :


32_impact_will_most_likely_go_down.html

6

(1998) fait intervenir

tes pour étudier l’impact d’un objet massif sur Terre. Le matériel nécessaire est donné mais les élèves doivent

On peut partager les élèves en groupes, chacun d’eux se focalisant sur l’un des e “Liste des expériences”. Dans chaque groupe, les

élèves (individuellement ou en équipe) doivent concevoir un protocole qui permette

Quand on utilise de la poudre comme surface d’impact, il est nécessaire de vérifier

Quand on mesure le diamètre du cratère, il vaut mieux se baser sur l’extérieur de

projetés en forme d'étoile autour du cratère) nécessite de grandes quantités de poudre qui ne peut être utilisée qu'un petit nombre de fois avant qu'elle ne soit trop colorée. Il est donc conseillé de

B. Des détails techniques supplémentaires sont donnés dans le bulletin de

Il est de votre responsabilité d’établir votre propre fiche de sécurité associée aux

s balles sont une source potentielle de danger. Il est donc conseillé de porter des lunettes de sécurité et de tenir le visage


Un article sur la façon dont la probabilité d’impact évolue au fil du temps lors de la


La course aux chocs

Dossier élève

Résumé de projet et lettre de mission

Version sans but de participation aux conférences

2

La course aux chocs

Résumé du projet

Ce que vous allez faire

Une météorite s’est désintégrée au dessus de la ville russe Tcheliabinsk le 15 février 2013, provoquant une pluie de milliers de petits fragments rocheux. L’onde de choc de la désintégration a été ressentie dans la ville environ 1 minute plus tard. Elle a provoqué d’importants dégâts dans la ville et blessé plus d’un millier d’habitants.

Suite à cet événement, la Commission Européenne a sollicité divers centres de recherche pour évaluer le risque qu’un tel événement se reproduise. Vous travaillez dans un Centre de Recherche Astronomique et votre directeur s’adresse à vous et à votre équipe pour rédiger un rapport de synthèse destiné aux décideurs européens. Votre rapport de synthèse peut prendre diverses formes : dossier, poster, diaporama…

1. Dans un premier temps, vous allez vous informer sur les objets venant de l’espace qui se sont déjà écrasés sur Terre.

2. Puis, vous réaliserez des expériences pour estimer les dommages causés par un impact. Vous chercherez aussi à évaluer le risque qu’un tel événement se reproduise de nos jours.

3. Enfin, si cela vous semble pertinent, vous formulerez des recommandations d’actions à mettre en œuvre permettant d’anticiper ou de gérer une éventuelle collision et éviter un désastre mondial.

Ce que vous allez apprendre

• L’orbite d’une comète est loin d’être circulaire. • Les comètes sont beaucoup plus proches du Soleil à certains moments qu’à

d‘autres : c’est le cas lorsqu’elles sont visibles. • Plus un objet gravitant autour du Soleil en est éloigné, plus il met du temps à faire un

tour complet autour du Soleil.

Ce que vous devez produire

Vous devrez rédiger un rapport de recherche sur les collisions qui se sont produites entre notre planète et les objets venant de l’espace, et vous devrez formuler des recommandations pour éviter un éventuel désastre mondial. Pour vous guider dans votre travail, il vous sera remis des bulletins de recherche et un dossier documentaire. Au fur et à mesure de l’avancement de votre projet, vérifiez que vous produisez les documents intermédiaires suivants pour construire petit à petit votre présentation :

1. Compréhension du problème � Résumé de la demande de recherche � Prise de notes sur les informations présentes dans le dossier documentaire

Impacts anciens Documents 1, 5, 6 Impacts récents Documents 1, 2, 3, 4 Objets célestes responsables des collisions Documents 6, 7, 8 Méthodes de détection/destruction des objets dangereux Documents 1, 4, 9, 10

2. Travail expérimental � Démarche choisie

3

� Protocole expérimental et règles de sécurité nécessaires � Résultats expérimentaux � Interprétation et discussion des résultats � Rapport de synthèse

3. Redaction de préconisations � Évaluation des probabilités de collisions � Liste argumentée d’actions envisageables (estimation des coûts, sources de

financement…) � Rapport de recherche et poster de présentation

4

Centre de Recherche

Astronomique

Bulletin de recherche : M96002

Sujet : Lettre de mission « La course aux chocs »

De: Directeur du Centre de Recherche Astronomique

En 1994, la comète Shoemaker-Levy s’est écrasée sur Jupiter avec une intensité qui aurait dévasté la Terre si elle était tombée sur notre planète. En 2013, une météorite s’est désintégrée au-dessus de la ville russe Tchelyabinsk en causant des milliers de blessés.

Suite à ces événements, la Commission Européenne fait appel à notre expertise pour évaluer les risques que de tels événements se reproduisent.

Avec votre équipe, je vous charge d’étudier les collisions des objets célestes avec notre planète, de mener un travail expérimental afin d’établir vos propres conclusions, puis de formuler des recommandations sur les actions à entreprendre afin d’éviter un désastre global. Vous produirez un rapport de synthèse expliquant vos conclusions.

Ce rapport de synthèse devra faire le tour du sujet de façon argumentée et devra donc comporter :

� des preuves des collisions anciennes et récentes d’objets célestes avec la Terre ; � la description des objets célestes qui sont susceptibles de s’écraser sur Terre, et d’où

ils viennent ; � la description des conséquences de leur impact sur Terre ; � la description et les conclusions de votre travail expérimental ; � une évaluation des probabilités de collisions avec la Terre (fréquence et puissance); � la description des méthodes permettant de détecter les objets susceptibles de

tomber sur la Terre et permettant de détruire ou dévier les objets potentiellement dangereux avant qu’ils ne s'écrasent sur la Terre ;

� le cas échéant, vos préconisations (doit-on chercher à anticiper une éventuelle collision ? que devrait-on faire pour détecter et suivre les objets proches de la Terre ?....)

Vous rendrez compte de vos travaux oralement lors d’un séminaire de travail qui réunira les différentes équipes du Centre de Recherche Astronomique. À cette occasion, vous présenterez votre rapport de synthèse à l’aide d’un poster.

J’espère que vous apprécierez d’étudier le caractère explosif de notre système solaire.

Le Directeur

1

La course aux chocs

Dossier élève

Résumé de projet et lettre de mission

Version destinée à préparer les conférences

1

La course aux chocs

Résumé du projet

Ce que vous allez faire

Le 15 février 2013, une météorite s’est désintégrée au-dessus de la ville russe Tchelyabinsk, provoquant une pluie de milliers de petits fragments rocheux. L’onde de choc de la désintégration a été ressentie dans la ville deux minutes plus tard, elle a provoqué d’importants dégâts et blessé plus d’un millier d’habitants.

Suite à cet événement, la Commission Européenne organise une conférence et a sollicité divers centres de recherche pour évaluer le risque qu’un tel événement se reproduise. Vous travaillez dans un Centre de Recherche Astronomique et votre directeur s’adresse à vous et à votre équipe pour préparer un poster et une présentation destinés aux décideurs européens. Votre présentation peut s’appuyer sur divers supports : diaporama, vidéo, scénette…

1. Dans un premier temps, vous allez vous informer sur les objets venant de l’espace qui se sont déjà écrasés sur Terre.

2. Puis, vous réaliserez des expériences pour estimer les dommages causés par un impact. Vous chercherez aussi à évaluer le risque qu’un tel événement se reproduise de nos jours.

3. Enfin, si cela vous semble pertinent, vous formulerez des recommandations d’actions à mettre en œuvre permettant d’anticiper ou de gérer une éventuelle collision et éviter un désastre mondial.

Ce que vous allez apprendre

• L’orbite d’une comète est loin d’être circulaire. • Les comètes sont beaucoup plus proches du Soleil à certains moments qu’à

d‘autres : c’est le cas lorsqu’elles sont visibles. • Plus un objet gravitant autour du Soleil en est éloigné, plus il met du temps à faire un

tour complet autour du Soleil.

Ce que vous devez produire

Pour vous guider dans votre travail, il vous sera remis des bulletins de recherche et un dossier documentaire. Au fur et à mesure de l’avancement de votre projet, vérifiez que vous produisez les documents intermédiaires suivants pour construire petit à petit votre présentation :

1. Compréhension du problème � Résumé de la demande de recherche � Prise de notes sur les informations présentes dans le dossier documentaire

Impacts anciens Documents 1, 5, 6 Impacts récents Documents 1, 2, 3, 4 Objets célestes responsables des collisions Documents 6, 7, 8 Méthodes de détection/destruction des objets dangereux Documents 1, 4, 9, 10

2. Travail expérimental � Démarche choisie � Protocole expérimental et règles de sécurité nécessaires � Résultats expérimentaux

2

� Interprétation et discussion des résultats � Rapport de synthèse

3. Redaction de préconisations � Évaluation des probabilités de collisions � Liste argumentée d’actions envisageables (estimation des coûts, sources de

financement…) � Poster � Support de présentation

3

Centre de Recherche

Astronomique Bulletin de recherche : M96002

Sujet : Lettre de mission « La course aux chocs »

De: Directeur du Centre de Recherche Astronomique

En 1994, la comète Shoemaker-Levy s’est écrasée sur Jupiter avec une intensité qui aurait dévasté la Terre si elle était tombée sur notre planète. En 2013, une météorite s’est désintégrée au-dessus de la ville russe Tchelyabinsk en causant des milliers de blessés.

Suite à ces événements, la Commission Européenne fait appel à notre expertise pour participer à une conférence pour évaluer les risques que de tels événements se reproduisent.

Avec votre équipe, je vous charge d’étudier les collisions des objets célestes avec notre planète, de mener un travail expérimental afin d’établir vos propres conclusions, puis de formuler des recommandations sur les actions à entreprendre afin d’éviter un désastre global.

Vous rendrez compte de vos travaux oralement lors d’un séminaire de travail qui réunira les différentes équipes du Centre de Recherche Astronomique. À cette occasion, vous présenterez votre rapport de synthèse sous la forme d’un poster et d’une présentation orale de 10 minutes. Cette prestation devra refléter votre travail de façon argumentée et pourra donc comporter :

� des preuves des collisions anciennes et récentes d’objets célestes avec la Terre ; � la description des objets célestes qui sont susceptibles de s’écraser sur Terre, et d’où

ils viennent ; � la description des conséquences de leur impact sur Terre ; � la description et les conclusions de votre travail expérimental ; � une évaluation des probabilités de collisions avec la Terre (fréquence et puissance); � la description des méthodes permettant de détecter les objets susceptibles de

tomber sur la Terre et permettant de détruire ou dévier les objets potentiellement dangereux avant qu’ils ne s'écrasent sur la Terre ;

� le cas échéant, vos préconisations (doit-on chercher à anticiper une éventuelle collision ? que devrait-on faire pour détecter et suivre les objets proches de la Terre ?....)

A l’issue de cette session de travail nous sélectionnerons l’équipe qui ira représenter notre laboratoire à la conférence organisée par la communauté européenne.

J’espère que vous apprécierez d’étudier le caractère explosif de notre système solaire.

Le Directeur

La course aux chocs

Dossier élève

Apport documentaire

4

Centre de Recherche

Astronomique

Bulletin de recherche : M96004

Sujet : Travail expérimental sur « La course aux chocs »

De : Directeur du CRA

Objectif : Rechercher les facteurs qui ont une influence sur la taille et la forme des cratères. Vous extrapolerez vos résultats pour prévoir l’effet de la chute d'un objet massif sur la Terre.

Démarche: On cherche à simuler la collision en utilisant des billes ou des balles de golf pour les météorites, et un bac de poudre pour la surface de la planète.

Matériel:

• Projectiles billes, balles de golf, pâte à modeler...

• Surface de la planète farine et, comme couche superficielle, de la peinture ou du chocolat en poudre ; à la place de la farine, on peut aussi utiliser de la semoule, du sable…

• Container bac en plastique, en aluminium ou en carton (d’au moins 7,5 cm de

profondeur et 30 cm² en surface)

• Autres du papier journal (pour protéger le sol autour du bac)

Un mètre (pour mesurer la hauteur de chute),

Une règle (pour mesurer le diamètre et la profondeur du cratère),

Une balance (pour mesurer la masse des projectiles),

Un tamis (pour saupoudrer la peinture si nécessaire).

Préparation de la surface de la planète

1. Remplir le bac avec de la farine sur une profondeur de 3 cm au moins (vous aurez peut-être besoin d’une plus grande profondeur en fonction de la hauteur de la chute et de la masse du projectile, faites un essai préliminaire). Aplanir la surface et tapoter sur le bac pour que la poudre se dispose de façon régulière

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2. Facultatif (seulement pour l’expérience consistant à mettre en évidence les éjectas) : en utilisant un tamis, saupoudrer de la peinture en poudre sur toute la surface.

Liste des expériences

Mettre au point, planifier et réaliser des expériences pour étudier :

1. l’effet de la masse du projectile sur la taille du cratère ;

2. l’effet de la hauteur de chute sur la taille du cratère ;

3. l’effet de la masse du projectile sur la longueur des éjectas ;

4. l’effet de la hauteur de chute sur la longueur des éjectas.

Interprétation

D'après vos résultats, quelle est la relation entre: 1. la masse du projectile et la taille du cratère ? 2. la hauteur de chute et la taille du cratère ? 3. la masse du projectile et la longueur des éjectas ? 4. la hauteur de chute et la longueur des éjectas ?

En extrapolant vos résultats, quelle serait la taille du cratère causé par : 5. un objet 10 fois plus lourd que votre objet le plus lourd ? 6. un objet lâché d’une hauteur 10 fois plus grande que votre plus grande hauteur de chute ?

Discussion

1. Quelles caractéristiques des cratères d’impact terrestres ou lunaires n’apparaissent pas dans les collisions que vous avez simulées ?

2. Indiquer les limites de la simulation (quels paramètres ne sont pas pris en compte ?).

Pour aller plus loin

Utiliser le simulateur http://simulator.down2earth.eu pour faire le lien entre vos expériences et les conséquences d’un objet massif tombant sur la terre.

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AstroCiel Magazine

La Collision de la Fin

du Monde Hélène Clerc

Une comète pourrait-elle s’écraser sur Terre ? Hélène Clerc analyse la possibilité que se répète l’extinction massive d’il y a 65 millions d’années…

Un rocher pour détruire la Terre ?

Il tombe du ciel en sifflant comme un missile de l’Enfer. Il est plus gros qu’une montagne et contient plus d’énergie que tout l’arsenal nucléaire mondial. Il rentre dans l’atmosphère 100 fois plus vite qu’une balle de fusil. Et une seconde plus tard, il s’écrase au sol et libère autant d’énergie que 100 millions de tonnes de TNT.

Selon les astronomes, voilà ce qui se passerait si un bloc rocheux de 10 km de diamètre entrait en collision avec la Terre. C’est d'ailleurs la taille de la comète qui aurait touché la Terre il y a 65 millions d’années, entraînant la mort des dinosaures et des deux-tiers des espèces vivantes.

De la roche vaporisée

L’onde de choc résultant du crash voyage alors à 30 000 km/h, soufflant tout sur 200 km à la ronde. Le rocher de l’espace fond et même se vaporise sous l'action de la chaleur causée par l’impact ; un courant ascendant de roche vaporisée troue l’atmosphère. Haut en altitude, la roche vaporisée refroidit, se condense et retombe sur Terre sous la forme de millions de petits cailloux. Au fur et à mesure qu’ils plongent vers la Terre pendant l’heure suivante, ils s’échauffent et leur rougeoiement rend le ciel rose.

Des flammes et de l’acide

La vapeur s'échappe des feuilles lorsque les végétaux se mettent à "bouillir". Arbres et bâtiments s'enflamment : des milliers de kilomètres carrés sont réduits en cendres. Mais d'autres conséquences à plus long terme affectent la Terre entière. Le diazote et le dioxygène de l'air réagissent pour former de l'acide nitrique qui arrose la Terre d'un liquide aussi acide que celui d’une batterie. Pire encore, l’explosion initiale catapulte des milliards de tonnes de débris dans l’atmosphère. La poussière est transportée tout autour du globe, assombrissant le ciel pour des siècles. Plongée dans

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Juillet 2013

l’obscurité d’une nuit sans fin, notre planète refroidit et gèle.

Des centaines d’années plus tard, quand la poussière sera retombée, que restera-il de la vie sur Terre ?

Tôt ou tard, une collision inévitable

De nombreux astronomes pensent qu’une telle collision est probable, et que tôt ou tard, elle est même inévitable. Des milliers de petites météorites frappent la Terre chaque année et des rochers plus gros frôlent régulièrement la Terre : ce n’est donc qu'une question de temps avant que l’un d’entre eux ne nous touche. Le 23 mars 1989, un astéroïde d’un kilomètre de diamètre nous a raté d’un million de kilomètres seulement et personne ne l’avait vu venir ; s’il était arrivé 6 heures plus tôt, il aurait pu anéantir notre civilisation. En 2126, la comète Swift-Tuttle passera près de la Terre et si elle s’écarte légèrement de sa trajectoire prévue, elle peut entrer en collision avec nous. En 1994, une autre comète, la comète Shoemaker-Levy, s’est bel et bien écrasée sur Jupiter avec une intensité dévastatrice. Plus récemment, le 19 juillet 2009, un autre objet s’est écrasé sur Jupiter. Avant l’impact, personne ne connaissait cet objet ni son orbite, mais on pense maintenant qu’il avait une taille d’un demi à un kilomètre. Cette nouvelle cicatrice sur Jupiter a généré un grand intérêt médiatique : face à la menace d’une collision, ne devrait-on pas consacrer davantage de moyens à protéger la Terre ?

Les gouvernements doivent agir

La chute sur Terre d’une comète ou d’un astéroïde risque de faire disparaître toute forme de vie. Mais nous disposons maintenant de technologies permettant de détecter – et même de détruire – un rocher spatial menaçant.

Maintenant que nous disposons de ces technologies, les gouvernements doivent agir. Ils devraient commander des enquêtes pour déterminer les risques réels liés aux objets célestes. Ensuite, ils devraient construire des télescopes dédiés à l’identification des objets susceptibles de croiser la Terre. Enfin, tout bloc rocheux dangereux devrait être dévié ou détruit en utilisant des missiles lancés de la Terre ou d’une navette spatiale.

Cette action est nécessaire aujourd’hui. Sinon, comme les dinosaures, nous risquons l’extinction.

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Nature & Recherche Mars 2013

La fin du monde ? Une météorite éblouissante a traversé le ciel de Tchelyabinsk en Russie un vendredi matin de février, provoquant une onde de choc de la force d’une bombe atomique. Cela a fait voler les vitres en éclats, blessé plus d’un millier de personnes, et amené quelques Russes à craindre la fin du monde.

Le 15 février 2013, un astéroïde est entré dans l’atmosphère terrestre au-dessus de la Russie. Avec une vitesse estimée à 18 km/s, il a survolé le sud de l’Oural comme une boule de feu brillante. Il a explosé à une vingtaine de kilomètres au-dessus de la région de Tchelyabinsk, et s’est fragmenté en petites météorites tout en créant une puissante onde de choc. L’atmosphère a absorbé une grande partie de l’énergie libérée, équivalente à environ 500 000 tonnes de TNT (20 à 30 fois plus que chacune des bombes atomiques d’Hiroshima et Nagasaki).

Près de 1 500 personnes ont été blessées, dont 2 sérieusement. Toutes les blessures ont été causées indirectement, principalement par les vitres brisées par l’onde de choc. Plus de 4 300 bâtiments dans six villes de la région ont été endommagés par l’explosion. La météorite a produit une lumière éclatante, et les témoins oculaires ont également ressenti une intense chaleur provenant du bolide.

Avec une masse initiale estimée à 11 000 t, la météorite de Tchelyabinsk est le plus gros objet qui soit entré dans l’atmosphère terrestre depuis l’événement de la Toungouska en 1908. C’est la seule météorite qui ait engendré un grand nombre de blessés, bien que la grande météorite de Madrid, en 1896, ait provoqué quelques blessures liées à la panique.

Un astéroïde découvert récemment frôlera la Terre le 4 mars 2013, en passant à une distance inférieure à la distance Terre-Lune. Appelé 2013EC, cet astéroïde a la taille du bloc rocheux qui a explosé au-dessus de la Russie, c’est-à-dire entre 10 et 17 m de diamètre (on estime que la météorite russe faisait 15 m de diamètre quand elle a explosé dans l’atmosphère terrestre). 2013EC s’approchera à 396 000 km de la Terre mais, heureusement, il n’y a aucun risque qu’il s’y écrase.

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AstroCiel Magazine

DocumentDocumentDocumentDocument3333

Octobre2009

Météorites 5

- Voitures 0 Samir Benah

Samir Benah s’intéresse à des météorites qui ont atterri sur des conducteurs malchanceux.

Malchanceux?...ou très chanceux ?

Le 25 septembre dernier, à Grimsby dans l’Ontario, une pierre de la taille d’une balle de golf a brisé le pare-brise d’une voiture et a enfoncé la porte d'un garage.

Soit il y a une surpopulation de voitures, soit les météorites veulent se venger ! À quatre reprises au cours du 20ème siècle et à deux reprises en seulement deux ans, une pierre céleste a choisi une voiture pour cible. Personne n’a été sérieusement blessé au cours de ces incidents : en fait les conducteurs et les passagers ont été extrêmement chanceux...

Un morceau d’astéroïde aux USA

Le 9 octobre 1992, un astéroïde a laissé derrière lui une traînée de feux d’artifices en tombant le long de la côte Est des Etats-Unis. La majeure partie du bloc rocheux a brûlé en entrant dans l’atmosphère mais un morceau a survécu et s’est écrasé à Peekshill dans l’État de New York, sur la Chevrolet 1980 de Michelle Knapps. La voiture était garée dans son allée quand la météorite a fait un trou dans le coffre et a creusé un cratère profond de 10 cm dans le macadam.

Michelle était consternée par les dégâts causés à sa voiture jusqu’à ce qu’un musée lui offre 60 000 $ pour la météorite et qu’une station de TV locale lui donne 25 000 $ pour sa voiture !

Une pluie de cailloux en Espagne

Le 21 juin 1994, José Martin et sa femme Vicenta allaient de Madrid à Marbella quand une pierre de 1,4 kg est passée à travers le pare-brise. Elle a touché le volant, cassé un doigt de Martin et a volé entre les visages du couple pour se poser sur le siège arrière. Plus tard, plus de 50 kg de fragments de météorites ont été trouvés à proximité.

Surprise japonaise

Vers minuit le 18 février 1995, beaucoup de gens au Japon ont vu une boule de feu traverser le ciel. Le lendemain, le directeur d’école Keiichi Sasatani n’a pas eu de difficulté à trouver la météorite responsable du spectacle. Elle était posée dans le coffre perforé de sa voiture !

La première fois

Le 29 septembre 1938, une pierre de 1,9 kg est tombée sur un coupé Pontiac dans l’Illinois. Cette première météorite mangeuse de voiture est maintenant conservée au Museum d'histoire naturelle de Chicago.

Nées sous une bonne étoile ?

Des météorites tombent constamment sur Terre, quoique la plupart d’entre elles soient beaucoup plus petites que celles décrites dans cet article. La probabilité pour qu’une pierre de la taille d’un poing touche une voiture est très faible, presque trop faible pour être calculée. Et les probabilités pour que cet événement se reproduise à quelques années d’intervalle sont plus faibles que de gagner deux fois à l’EuroMillion... Tout laisse donc à penser que certaines personnes soient nées sous une bonne étoile… ou pas !

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Science ActuelleScience ActuelleScience ActuelleScience Actuelle Septembre 2012

Sur la piste de la météorite Peekskill Le soir du 9 octobre 1992, des milliers d’Américains ont vu une boule de feu plus lumineuse que la pleine Lune traverser le ciel. Plusieurs d’entre eux ont réussi à filmer ou photographier le phénomène (Photo 1) et ces enregistrements ont permis de déterminer l’orbite initiale de l’astéroïde.

Photo 1

Photo 2

La majeure partie de l’astéroïde a brulé au cours de sa chute à travers l’atmosphère, mais un fragment de 12 kg a survécu pour s’écraser sur une voiture à Peekskill, dans l’État de New York (Photo 2).

À partir des photographies, on peut déduire les données suivantes :

• Vitesse initiale : 14,7 km/s

• Premier clip vidéo à 46,4 km d’altitude

• La fragmentation commence à 41 km d’altitude

• Vitesse finale mesurable: 5 km/s

À partir des enregistrements photographiques de la traînée de la météorite, on a déterminé l’orbite initiale de l’astéroïde :

• Distance moyenne au Soleil : 225 millions de kilomètres

• Période de révolution: 1,82 année

• Inclinaison de l’orbite : 5°

• Excentricité : 0,41

Peter Brown et son équipe de l’Université de

Western Ontario ont déterminé l’orbite initiale de

la météorite Peekskill. Une telle démarche n’a été

réalisée qu’à quatre reprises seulement.

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Figure 3 Quatre météorites dont les orbites ont été calculées avant leur collision avec la Terre

Note du CRA : http://arxiv.org/abs/1302.5377 et http://youtu.be/t5DgXLbjaQQ présentent l’origine astronomique de la météorite de Tchelyabinsk.

Orbites de meteorites

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Nature & Recherche Mars 2008

Les champions des cratères terrestres Sarah Cheng décrit les nouvelles techniques d’imagerie qui prouvent que la Terre a été bombardée de météorites, même si sa surface n’est pas couverte de cratères.

Avec des jumelles, on peut voir des cratères sur la Lune. Les sondes spatiales nous ont montré les cratères de Mercure, de Mars et des lunes des autres planètes. Les ondes radar ont aussi traversé les nuages de Vénus pour révéler les cratères à sa surface. En fait, les cratères causés par l’impact d'astéroïdes ou de comètes affectent la surface des planètes et de leurs lunes. Mais où sont donc situés les cratères de la Terre ?

Les cratères sont généralement anciens. La principale période de formation des cratères s’est produite il y a 4 milliards d’années quand les planètes n’avaient qu’un demi-milliard d’années. La plupart des astéroïdes et des comètes se sont alors écrasés sur l'une ou l'autre des planètes si bien que de nos jours, il n'en reste plus beaucoup. Si on peut voir des cratères sur les autres planètes, c’est parce que peu de choses s’y sont passées au cours des 4 derniers milliards d’années.

Sur la Terre, en revanche, les processus de sédimentation et d’érosion ont enseveli de nombreux cratères. L’activité tectonique – en particulier volcanique – a déposé des couches de roches ; d’autres sites d’impact ont disparu sous l’action du vent et de l’eau.

Quelques cratères d’impact demeurent cependant clairement visibles, parmi lesquels les plus célèbres sont le MeteorCrater en Arizona et celui de Wolfe Creek en Australie. Ils ont été identifiés comme des cratères d’impact grâce à des photographies aériennes. Les images satellite ont permis de découvrir d’autres sites, comme celui de Manicouagan au Canada.

De nos jours, des techniques nouvelles permettent de révéler des cratères tellement recouverts qu’ils sont invisibles des caméras classiques. En effectuant un traitement numérique d’images satellite, et en augmentant la hauteur des détails, on voit apparaître des impacts circulaires.

Autre technique : les géologues peuvent forer en profondeur dans le sol pour trouver des roches modifiées par l’impact, par exemple, des roches recristallisées qui ont fondu pendant l’impact ou des roches fracturées comme du quartz choqué.

Enfin, une autre méthode consiste à cartographier le champ magnétique et le champ de pesanteur local. Cette technique a permis de découvrir un immense cratère de 180 km de diamètre sur la côte du Yucatán au Mexique. Tout laisse à penser que ce cratère, appelé Chicxulub, est la trace de l’impact de l’astéroïde qui a anéanti les dinosaures.

Sur Terre, les géologues ont dénombré 139 cratères causés par l’impact de comètes ou de météorites, jusqu'à présent.

Tableau : Principaux cratères d’impact

Cratère Localisation Âge (millions d’années) Manicouagan Québec, Canada 212 Karakul Tadjikistan 10 Wolfe Creek Australie 0,3 Lonar Inde 0,05 Meteorcrater Arizona, USA 0,05

.

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Science ActuelleScience ActuelleScience ActuelleScience Actuelle Août 2001

Au commencement… un astéroïde ! Notre Soleil est né il y a 5 milliards d’années d’un nuage de gaz composé principalement d’hydrogène, d’un peu d’hélium et de petites quantités d’autres éléments. Autour de la nouvelle étoile, un disque de gaz, de glace et de poussières fut à l’origine de la formation des planètes. En s'agglutinant, les poussières, composées surtout du fer issu d’étoiles mortes, ont peu à peu formées des rochers, qui eux-mêmes se sont agglutinés pour créer des mondes nouveaux : de petites planètes rocheuses proches du Soleil, de grosses planètes gazeuses plus loin.

Astéroïdes, étoiles filantes et météorites

Les planètes se sont donc formées à partir de blocs rocheux s’écrasant les uns sur les autres. Mais certains de ces blocs sont restés indépendants et tournent autour du Soleil loin des orbites des planètes : ce sont les astéroïdes. La plupart sont encore présents entre Mars et Jupiter mais d’autres ont des orbites les rapprochant du centre du système solaire, et donc de la Terre. Parfois, des petits morceaux d’astéroïde, de la taille de grains de sable s’en séparent et laissent une traînée dans l’espace. Si la Terre rencontre ces particules, elles s’enflamment dans notre atmosphère : ce sont les étoiles filantes.

Parfois, les astéroïdes – ou des fragments d’astéroïdes – tombent sur Terre. Comme pour les étoiles filantes, les frottements avec l’atmosphère les rendent incandescents lorsqu’ils plongent vers le sol. Leur couche externe s’enflamme et se vaporise, mais si le bloc rocheux est suffisamment gros, des fragments survivent et touchent le sol : une météorite vient de s’écraser sur notre planète ! Il y a près de 40 000 ans, une météorite d’environ 10 m de diamètre s’est écrasée dans l’Arizona et son cratère, d'1 km de diamètre et 100 m de profondeur, est toujours intact dans le désert.

Composition des météorites

Il existe trois grandes catégories de météorites : rocheuses, métalliques et mixtes. Les météorites rocheuses sont les plus communes mais elles sont plus difficiles à trouver car elles ressemblent aux pierres terrestres. Elles sont faites de silicates, (tout comme la plupart des roches terrestres), et certaines contiennent de grandes quantités de composés carbonés.

Les météorites mixtes, les plus rares, contiennent des cristaux de roche incrustés dans du métal, tandis que les météorites métalliques sont constituées quasiment uniquement de fer et de

nickel. Certaines météorites semblent être des morceaux de la Lune ou de Mars. Il y a longtemps, la Lune et Mars ont été bombardées par des météorites, et des morceaux de Mars et de la Lune ont alors été projetés dans l’espace jusqu’à ce qu’ils tombent sur Terre.

Echapper aux météorites tueuses

On ne connaît personne qui ait été directement tué par une météorite, même si des récits chinois suggèrent que cela ait pu être le cas dans le passé. Pourtant, la Terre, comme les autres planètes rocheuses, porte les cicatrices de plusieurs impacts de météorites. Parfois, les cratères sont faciles à repérer, particulièrement vus du ciel. Mais la plupart des cratères ont disparu sous l’effet de l’érosion ou du mouvement des plaques tectoniques. De nos jours, de nouvelles techniques ont permis d’identifier des cratères cachés. Par exemple, on a découvert un cratère immense, d’une centaine de kilomètres de diamètre, dans la péninsule du Yucatán au Mexique. De nombreux scientifiques pensent qu’il s’agit de la trace de la collision qui a mis fin au règne des dinosaures il y a 65 millions d’années. L’impact fut si violent que des milliards de tonnes de matière furent projetés dans le ciel. Les dinosaures ne purent survivre au changement climatique causé par les nuages de poussière. Combien de temps reste-t-il avant qu’un autre bloc rocheux gigantesque ne cause une catastrophe globale similaire ?

Stars du ciel

Rock’n roll autour du SoleilDes reliques du système solaire

Les astéroïdes, parfois appelés petites planètes, sont de petits objets rocheux qui tournent autour du Soleil.

C’est l’italien Giuseppe Piazzi qui a découvert le premier astéroïde, Cérès, le est le plus gros des astéroïdes avec un diamètre d’environ 1plus de 500 km de diamètre : Cérès, Pallas et Vesta. Plusieurs centaines ont plus de 100 km de diamètre et au moins 100 000 autres, 1

Autrefois, on pensait que les astéroïdes provenaient d’une planète qui avait explosé. Mais si tous les astéroïdes étaient rassemblés, ils formeraient un petit objet de seulement 1en volume 5% de la Lune. Aujourd’hui, des rochers laissés de côté lors de la naissance des planètes il y a 4,5 milliards d’années. Peutl’attraction gravitationnelle de Jupiter toute proche les aune planète supplémentaire.

Vue rapprochée

Parce qu’ils sont petits, les astéroïdestélescope. Mais en octobre 1991, la sonde spatiale Galileo, lors de son voyage vers Jupiter, est passéà côté de l’astéroïde Gaspra. À une distance de 1rapprochée d’un de ces blocs rocheux. Comme la plupart des petits astéroïdes, Gaspra a une forme irrégulière et mesure 19 × 12 × 11 km.

Les orbites des astéroïdes

La plupart des astéroïdes sont situés entre Mars et Jupiter, à environ 2,8 UA du Soleil. Une UA (unité astronomique) correspond à la distance Soleilgros des astéroïdes, met 4,6 ans à faire le tour

Figure 2 –Le système solaire interne et ses astéroïdes (au nombre de 5 000). La plupart d’entre eux se situent dans la ceinture d’astéroïdes entre Mars et Jupiter

Mai 2003

Rock’n roll autour du Soleil Des reliques du système solaire primordial

Les astéroïdes, parfois appelés petites planètes, sont de petits objets rocheux qui tournent autour du

C’est l’italien Giuseppe Piazzi qui a découvert le premier astéroïde, Cérès, le 1er janvier 1801. Cérès est le plus gros des astéroïdes avec un diamètre d’environ 1 000 km. Il n’y a que trois astéroïdes de

: Cérès, Pallas et Vesta. Plusieurs centaines ont plus de 100 km de 000 autres, 1 km ou plus.

Autrefois, on pensait que les astéroïdes provenaient d’une planète qui avait explosé. Mais si tous les astéroïdes étaient rassemblés, ils formeraient un petit objet de seulement 1 500 km de diamètre, soit en volume 5% de la Lune. Aujourd’hui, les astronomes s’accordent à penser que les astéroïdes sont des rochers laissés de côté lors de la naissance des planètes il y a 4,5 milliards d’années. Peutl’attraction gravitationnelle de Jupiter toute proche les a-t-elle empêchés de se rassembler

astéroïdes apparaissent comme de minuscules points lumineux dans un télescope. Mais en octobre 1991, la sonde spatiale Galileo, lors de son voyage vers Jupiter, est passéà côté de l’astéroïde Gaspra. À une distance de 1 600 km, Galileo nous a donné la première vue rapprochée d’un de ces blocs rocheux. Comme la plupart des petits astéroïdes, Gaspra a une forme irrégulière et mesure 19 × 12 × 11 km.

La plupart des astéroïdes sont situés entre Mars et Jupiter, à environ 2,8 UA du Soleil. Une UA (unité astronomique) correspond à la distance Soleil-Terre, soit 150 millions de kilomètres. Cérès, le plus gros des astéroïdes, met 4,6 ans à faire le tour du Soleil.

Figure 1 - Exemples d’astéroïdes

Le système solaire interne et ses astéroïdes (au nombre de 5 000). La plupart d’entre eux se situent dans la ceinture d’astéroïdes entre Mars et Jupiter ; seulement 12 sont plus proches du Soleil que

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Les astéroïdes, parfois appelés petites planètes, sont de petits objets rocheux qui tournent autour du

janvier 1801. Cérès 000 km. Il n’y a que trois astéroïdes de

: Cérès, Pallas et Vesta. Plusieurs centaines ont plus de 100 km de

Autrefois, on pensait que les astéroïdes provenaient d’une planète qui avait explosé. Mais si tous les 500 km de diamètre, soit

les astronomes s’accordent à penser que les astéroïdes sont des rochers laissés de côté lors de la naissance des planètes il y a 4,5 milliards d’années. Peut-être

elle empêchés de se rassembler et de former

comme de minuscules points lumineux dans un télescope. Mais en octobre 1991, la sonde spatiale Galileo, lors de son voyage vers Jupiter, est passée

600 km, Galileo nous a donné la première vue rapprochée d’un de ces blocs rocheux. Comme la plupart des petits astéroïdes, Gaspra a une forme

La plupart des astéroïdes sont situés entre Mars et Jupiter, à environ 2,8 UA du Soleil. Une UA (unité Terre, soit 150 millions de kilomètres. Cérès, le plus

Le système solaire interne et ses astéroïdes (au nombre de 5 000). La plupart d’entre eux se situent ; seulement 12 sont plus proches du Soleil que la Terre.

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Certains astéroïdes ont des orbites elliptiques qui les rapprochent de l’orbite terrestre. Les astéroïdes Amor sont à l’intérieur du disque décrit par la planète Mars. Les astéroïdes Apollon croisent l’orbite de la Terre tandis que les astéroïdes Aten suivent une trajectoire interne au disque décrit par la Terre.

Certains d’entre eux sont peut-être de vieilles comètes dont la glace s’est vaporisée il y a longtemps. Ces astéroïdes qui se promènent près de la Terre sont appelés « géocroiseurs ». En 1968, Icare, un astéroïde Apollon, est passé à seulement 6 millions de kilomètres de la Terre et ensuite, nous a raté à nouveau à plusieurs reprises. Heureusement, car la collision avec un astéroïde massif pourrait avoir des conséquences dévastatrices pour toute notre planète.

Les noms des astéroïdes

Des centaines de nouveaux astéroïdes sont découverts chaque année. Si son orbite peut être déterminée, on attribue un numéro à l’astéroïde. Aujourd’hui, 376 537 astéroïdes ont été découverts. Parmi ceux-ci, 159 366 ont des orbites suffisamment connues pour qu’on leur attribue un numéro, mais seulement 13 805 d’entre eux portent un nom. Au début, leurs noms faisaient référence à la mythologie grecque, mais maintenant les sources d’inspiration pour les nommer sont beaucoup plus larges. Ainsi les astéroïdes Mozart et Debussy ont été rejoints par les astéroïdes Clapton et McCartney, et il y a même un astéroïde Mr Spock quelque part ! Et vous, comment appelleriez-vous votre astéroïde ?

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Science ActuelleScience ActuelleScience ActuelleScience Actuelle Septembre 2009

D’où viennent les comètes ? Il y a 65 millions d’années, on pense qu’une comète (ou peut-être un astéroïde) a heurté la Terre. Elle a envoyé des milliards de tonnes de poussières dans l’atmosphère, ce qui a modifié le climat. Lorsque la poussière a fini de se déposer, les maîtres de notre planète d’alors, les dinosaures, avaient disparu. Une comète aurait donc changé le cours de l’évolution de la vie.

Mais les comètes pourraient aussi être à l’origine de la vie sur Terre. Au cours du premier milliard d’années de notre système solaire, une pluie de 100 000 comètes se serait écrasée sur notre jeune planète. Leur glace pourrait expliquer la majeure partie de l’eau contenue dans nos océans, et les molécules organiques qu’elles retenaient congelées pourraient avoir été les ingrédients nécessaires à l’apparition des premières formes de vie.

Mais d’où viennent les comètes ? Et qu’est-ce qui pourrait déclencher une pluie de comètes ?

Dans les régions froides

En même temps que les planètes se sont formées autour du Soleil, des blocs de glace se sont constitués dans les régions froides éloignées du centre du système solaire. Certains de ces blocs glacés ont été avalés par les planètes géantes gazeuses. D’autres ont été éjectés au loin par un effet de fronde gravitationnelle généré par ces planètes massives. Toujours retenues par la gravité du Soleil, ces gigantesques boules de glace souillées se sont alors positionnées sur des orbites situées bien au-delà des planètes.

Le nuage d’Oort

En 1950, l’astronome danois Jan Oort suggéra que ces blocs glacés étaient toujours en place et qu’ils constituaient une sphère à presque 2 années-lumière du Soleil (entre 20 000 et 100 000 u.a. - Unités Astronomiques). Chaque bloc glacé est le noyau d’une comète et près de 2 000 milliards d’entre elles pourraient constituer le nuage d’Oort.

La ceinture de Kuiper

L’analyse des orbites des comètes indique qu’il existe un autre réservoir de comètes dans le système solaire. En 1951, l'astronome américain Gerard Kuiper a montré que certaines d’entre elles provenaient d’une région aplatie, maintenant appelée la ceinture de Kuiper, qui commence juste après Pluton, à environ 35 UA, et s’étend jusqu’au nuage d’Oort.

Les comètes sont des objets glacés, parfois spectaculaires lorsqu’ils s’approchent du Soleil. Vladimir Melankov décrit comment les scientifiques expliquent l’origine des comètes.

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Qu’est-ce qui fait bouger les comètes ?

En temps normal, les comètes tournent tranquillement autour du Soleil en restant dans la ceinture de Kuiper ou le nuage d’Oort. Pour qu’elles viennent à se déplacer vers le Soleil, il faut que quelque chose leur donne une impulsion.

Les comètes du nuage d’Oort sont probablement délogées par la gravité d’une étoile s’approchant de notre système solaire lors de son voyage autour de la galaxie. Alors le noyau glacé de la comète tombe vers le soleil et elle devient finalement une comète visible, étymologiquement un « astre chevelu », avec sa traînée lumineuse caractéristique.

Ensuite, elle disparaît à nouveau dans les profondeurs de l’espace, et redevient à nouveau invisible : c’est une comète à longue période de révolution.

La ceinture de Kuiper est plus proche du Soleil que le nuage d’Oort, et c’est la gravité des planètes géantes extérieures qui délogent les comètes de leur place. Celles-ci se positionnent alors sur des orbites dont la période de révolution est inférieure à 200 ans : ce sont des comètes à courtes périodes.

Au-delà de Pluton

Les comètes du nuage d’Oort sont si éloignées qu’elles sont invisibles de la Terre. La ceinture de Kuiper est plus proche, mais au-delà de Pluton, si bien que les chances de trouver des objets dans cette région sont faibles.

Cependant, le 30 août 1992, David Jewitt et Jane Luu ont annoncé avoir trouvé un objet au-delà de Pluton. En utilisant le télescope de 2,2 m de MaunaKea d’Hawaii, ils ont trouvé un objet se déplaçant devant les étoiles de la constellation du Poisson. Le numéro 1992QB1 a été attribué à cet objet mais Jane et David l’ont appelé « Smiley » en référence à l’espion George Smiley des romans de John Le Carré. Smiley a un diamètre de 200 km et c’est le premier objet de la ceinture de Kuiper à avoir été découvert.

D’autres découvertes ont suivi, certaines par le télescope spatial Hubble. Et maintenant plus de 1 000objets ont été repérés.

Une super-comète

Le 19 octobre 1977, Charles Kowala découvert l’astéroïde 2060. On a compris rapidement qu’il ne s’agissait pas d’un astéroïde ordinaire. Il est situé entre Saturne et Uranus, loin des autres astéroïdes et fut appelé Chiron (dans la mythologie grecque, c’est le fils de Saturne et le petit-fils d’Uranus). Le diamètre de Chiron fut estimé à 200 km.

Puis en 1988, Chiron s'est mis à pétiller : sa surface s’est évaporée alors qu’il s’approchait du Soleil. Bien qu’il eût été initialement identifié comme un astéroïde, on a ensuite constaté qu’il se comportait typiquement comme une comète. Maintenant, il fait partie des deux catégories, et en conséquence, il est aussi appelé 95P/Chiron comme le veut l’usage pour les comètes.

Chiron ressemble aux lunes d’Uranus et Neptune. Ces objets glacés se sont peut-être échappés de la ceinture de Kuiper ou du nuage d’Oort, pour être capturés par les planètes géantes. Combien d’autres Chirons restent là-bas, peut-être sur le point de voyager vers le Soleil… ou vers la Terre ?

United States Department of Defen

Declassified information

Former classification

Subject

Report summary

US Department of Defense (DoD) satellites have detected

period 1992 to 2007.

These impacts were caused by meteoroid impacts. The meteoroids are assumed to be fragments of comets

or asteroids. The fragments self-

Meteoroid velocity and energy

The meteoroids impact the atmosphere between 15 and 20 kilometers per second. A meteoroid 10 meters

across would weigh about 1000 tones

000 tons of TNT - greater than the atom bomb dropped on Hiroshima in 1945.

Non-metallic objects of this size are destroyed at altitudes too high to damage anything on Earth.

Airburst Analysis 136 airbursts were detected between 1992 and 2007, an average of 8 impacts each year. Because of gaps

in the coverage, the DoD researchers estimate that 10 times more explosions actually occurred in that

time (with energies greater than 1 000

upper atmosphere each year with energies greater than 1 kilo

United States Department of Defen

: Release date October 1, 2008

: AB/3 Top Secret

: High altitude meteoroid explosions

e (DoD) satellites have detected 136 explosions in the upper atmosphere in the


-destruct as they hit the Earth's upper atmosphere at hi

Meteoroid velocity and energy


tones. The energy of impact of such a meteoroid is equal to a bomb of 20

greater than the atom bomb dropped on Hiroshima in 1945.

metallic objects of this size are destroyed at altitudes too high to damage anything on Earth.

136 airbursts were detected between 1992 and 2007, an average of 8 impacts each year. Because of gaps


time (with energies greater than 1 000 tons of TNT). It is estimated that 80 meteoroids explode in the

upper atmosphere each year with energies greater than 1 kilo ton.

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Document Document Document Document 9999

United States Department of Defense

High altitude meteoroid explosions

136 explosions in the upper atmosphere in the


destruct as they hit the Earth's upper atmosphere at high speeds.


. The energy of impact of such a meteoroid is equal to a bomb of 20

metallic objects of this size are destroyed at altitudes too high to damage anything on Earth.

136 airbursts were detected between 1992 and 2007, an average of 8 impacts each year. Because of gaps


It is estimated that 80 meteoroids explode in the

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High Energy Impacts

Three particularly high energy explosions were recorded and are shown on the world map. Each impact

caused a visible flash lasting only a second or two, but as bright as the Sun. Below is a brightness

diagram for the airburst over Indonesia in 1992.

US DoD detectors

Airburst detectors are carried on board satellite operating at 38 000 km altitude in geosynchronous

orbit. Their prime mission is to look down on Earth to detect heat from rocket engines and ballistic

missiles. The main sensors detect infrared radiation but have companion visible light detectors.

Further details remain classified.

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Document 10Document 10Document 10Document 10

Programme Spaceguard Dr. Martin Beech, Université de l’Ontario, AstronomyNow, février 1993.

Introduction

Depuis sa formation, la Terre a été pilonnée par des comètes, des astéroïdes et des météorites. Des impacts avec de tels objets sont inévitables à l’avenir, et les conséquences pour la vie sur Terre pourraient être désastreuses.

Probabilités

Quelles sont les probabilités que se produise une collision menaçant la vie sur Terre ? L’étude des cratères de la Terre et de la Lune donnent quelques éléments de réponse.

Document 1 : Évaluation des probabilités d’impacts d’astéroïdes

Diamètre de l’astéroïde (km)

Nombre estimé d’objets

géocroiseurs

Probabilité d’impact (un par

nombre d’années)

Énergie de l’impact (mégatonnes de

TNT*)

Taille du cratère (km)

0,001 (1 m) 10 000 000 100 0,1 0,01 (10 m)

0,1 (100 m) 100 000 10 000 10 1

1 1 000 100000 10 000 10

10 10 1 000000 1 000 000 100

* 1 mégatonne de TNT = 1 million de tonnes d’explosif (la bombe atomique larguée sur

Hiroshima a libéré une énergie équivalente à 13 000 tonnes de TNT soit 0,013 mégatonnes de TNT).

Document 2 : Représentation graphique des données du document 1 : la probabilité d’un désastre

global existe mais, heureusement, est très faible.

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Programme Spaceguard

Le programme Spacewatch mené par l’observatoire deKitt Peak en Arizona a montré que les objets géocroiseurs pouvaient être détectés avant d’arriver sur Terre. Avec des

télescopes plus performants, la gamme des objets détectés pourrait être plus large. Après le programme Spacewatch, c'est maintenant le temps du programme Spaceguard.

Le programme Spaceguard met en jeu six télescopes de 2,5m qui peuvent surveiller 15% du

ciel chaque mois. Dans 25 ans, ils pourraient avoir détecté 90% des astéroïdes géocroiseurs de 1 km ou plus.

Évidemment, le programme Spaceguard fournit des données plus précises sur les petits objets gravitant dans le système solaire interne. Il pourrait aussi détecter un objet massif sur

une trajectoire de collision avec notre planète, et nous permettre ainsi de prévenir un désastre mondial.