13.E : Comètes et astéroïdes - Débris du système solaire (exercices)

Pour une exploration plus approfondie

Des articles

Astéroïdes

Asphang, E. « Les petites planètes ». Scientific American (mai 2000) : 46. Sur les astéroïdes, y compris les résultats de la mission NEAR.

Beatty, J. « Le vol sauvage du Faucon ». Sky & Telescope (septembre 2006) : 34. Lors de la mission japonaise sur l'astéroïde Itakawa.

Beatty, J. « Près de Falls for Eros ». Sky & Telescope (mai 2001) : 35. Lors du premier atterrissage sur un astéroïde.

Betz, E. « La mission Dawn révèle la planète naine Cérès. » Astronomie (janvier 2016) : 44. Premières images et découvertes.

Binzel, R. « Un nouveau siècle pour les astéroïdes ». Sky & Telescope (juillet 2001) : 44. Belle vue d'ensemble.

Boslaugh, M. « À la recherche d'astéroïdes mortels ». Astronomie (juillet 2015) : 28. Sur les programmes existants et proposés pour rechercher des astéroïdes traversant la Terre.

Cooke, B. « Attraction fatale ». Astronomie (mai 2006) : 46. Sur l'astéroïde géocroiseur Apophis, son orbite et ce que nous pouvons en tirer.

Durda, D. « Couples étranges ». Astronomie (décembre 2005) : 54. Sur des astéroïdes binaires.

Durda, D. « Tous dans la famille ». Astronomie (février 1993) : 36. Discute des familles d'astéroïdes

Oberg, J. « Chute historique de météorites russes en 2013 » Astronomie (juin 2012) : 18. Sur l'événement de Tcheliabinsk.

Sheppard, S. « Danser avec les planètes ». Sky & Telescope (juin 2016) : 16. Sur des astéroïdes troyens qui « suivent » des planètes comme Jupiter.

Talcott, R. « Galilée voit Gaspra ». Astronomie (février 1992) : 52.

Yeomans, D. « Le Japon visite un astéroïde. » Astronomie (mars 2006) : 32. À propos de l'exploration de l'astéroïde Itakawa par la sonde Hayabusa.

Zimmerman, R. « Sundaes à la crème glacée et purée de pommes de terre ». Astronomie (février 1999) : 54. Sur la mission NEAR.

Comètes

Aguirre, E. « La grande comète de 1997 ». Sky & Telescope (juillet 1997) : 50. Sur la comète Hale-Bopp.

Bakich, M. « Comment observer les comètes ». Astronomie (décembre 2009) : 50. Un guide pour les astronomes amateurs.

Gore, R. « La comète de Halley 86 : bien plus que ce que l'on voit. » National Geographic (décembre 1986) : 758. (De plus, le numéro de mars 1987 de Sky & Telescope était consacré à ce que nous avons appris de la comète de Halley en 1986.)

Hale, A. « Hale-Bopp Plus Dix ». Astronomie (juillet 2005) : 76. Le co-découvreur d'une comète à l'œil nu raconte l'histoire de la découverte et de ce qui a suivi.

Jewett, D. « Voyageurs mystérieux : la science des comètes ». Sky & Telescope (décembre 2013) : 18. Joli résumé de ce que nous savons sur les comètes et des questions que nous nous posons.

Rao, J. « À quelle fréquence apparaissent des comètes brillantes ? » Sky & Telescope (novembre 2013) : 30. Joli résumé des comètes brillantes du siècle dernier et des facteurs qui rendent une comète spectaculaire dans notre ciel.

Sekanina, Z. « Les comètes qui broutent au soleil ». Astronomie (mars 2006) : 36.

Sheppard, S. « Au-delà de la ceinture de Kuiper ». Sky & Telescope (mars 2015) : 26. Sur Sedna et le cloud d'Oort.

Stern, S. « L'évolution à la pointe ». Astronomie (septembre 2005) : 46. Comment les noyaux des comètes évoluent avec le temps.

Talcott, R. « Rendez-vous avec une comète en évolution [Rosetta à la comète 67P/C-G]. » Astronomie (septembre 2015) : 44.

Tytell, D. « Le lancer du marteau de Deep Impact ». Sky & Telescope (octobre 2006) : 34. Lors de la mission qui a lancé une sonde sur le noyau d'une comète. Voir également (juin 2005) : 40.

Weissman, P. « Un conte de comètes ». Sky & Telescope (février 2006) : 36. Une belle revue de ce que nous savons et ne savons pas sur la nature physique des comètes.

Sites Web

Astéroïdes

Mission Dawn : http://dawn.jpl.nasa.gov. Découvrez-en plus sur cette mission vers les plus grands astéroïdes.

Mission Near Shoemaker : http://near.jhuapl.edu/. Passez en revue les informations générales et regardez de superbes images de la mission menée par Mathilde et Eros.

Comètes

Mission à impact profond : http://www.nasa.gov/mission_pages/deepimpact/main/.

Ceinture Kuiper : http://www2.ess.ucla.edu/~jewitt/kb.html. David Jewitt de l'université d'Hawaï garde une trace des objets découverts.

Missions vers les comètes : http://solarsystem.nasa.gov/missions/target/comets. Découvrez les missions actuelles et passées de la NASA sur les comètes.

Mission Stardust : http://stardust.jpl.nasa.gov/home/index.html. Découvrez cette mission visant à prélever un échantillon d'une comète et à le ramener sur Terre.

Vidéos

Astéroïdes

Transpirer les petites choses : la peur et le plaisir des astéroïdes géocroiseurs : https://www.youtube.com/watch?v=5gyAvc5OhII. Conférence nocturne de l'Observatoire de Harvard par Jose-Luis Galache (1:18:07).

Dévoilement de la planète naine Cérès : https://www.youtube.com/watch?v=_G9LudkLWOY. Une conférence VonKarman du Dr Carol Raymond, octobre 2015, inclut également les résultats de Vesta (1:18:38).

Comètes

Grandes comètes, comètes en général et comète ISON : https://www.youtube.com/watch?v=DiBkYAnQ_C. Conférence de Frank Summers, Space Telescope Science Institute (1:01:10).

Conférence de presse sur l'impact de la comète Shoemaker-Levy 9 avec Jupiter : https://www.youtube.com/watch?v=B-tUP8afEIo. Jour 2 après l'impact ; 17 juillet 1994 ; avec les découvreurs et Heidi Hammel (1:22:29).

Rosetta : L'histoire jusqu'à présent : https://www.ras.org.uk/events-and-me...e-story-so-far. Conférence de la Royal Astronomical Society par le Dr Ian Wright (1:00:29).

Activités de groupe collaboratives

1. Votre groupe est un comité du Congrès chargé d'évaluer le financement d'un effort visant à trouver tous les AEN (astéroïdes géocroiseurs) d'une largeur supérieure à 0,5 kilomètre. Faites une liste des raisons pour lesquelles il serait utile à l'humanité de trouver de tels objets. Que devrions-nous (pourrions-nous) faire si nous en trouvions un qui touchera la Terre dans quelques années ?
2. De nombreuses cultures considéraient les comètes comme de mauvais présages. Les légendes associent les comètes à la mort de rois, à des pertes en temps de guerre ou à la fin de dynasties. Des membres de votre groupe ont-ils déjà entendu parler de tels contes populaires ? Discutez des raisons pour lesquelles les comètes ont acquis cette mauvaise réputation dans le passé.
3. Comme les astéroïdes ont une composition variée et une faible gravité qui facilite l'élimination des matériaux, certaines personnes ont suggéré que l'extraction d'astéroïdes pourrait être un moyen d'obtenir les ressources nécessaires à l'avenir. Dressez une liste des matériaux contenus dans les astéroïdes (et les comètes qui pénètrent dans le système solaire interne) qui peuvent être utiles à une civilisation spatiale. Quels sont les avantages et les inconvénients d'entreprendre des opérations minières sur ces petits mondes ?
4. Comme indiqué dans l'encadré consacré à la chasse aux comètes en tant que loisir à la section 13.4, les chasseurs de comètes amateurs passent généralement plus de 400 heures à scruter le ciel à l'aide de leurs télescopes pour trouver une comète. Cela représente beaucoup de temps à consacrer (généralement seul, généralement loin des lumières de la ville, généralement par temps froid et toujours dans le noir). Discutez avec les membres de votre groupe pour savoir si vous pouvez vous imaginer être aussi dévoué. Pourquoi les gens entreprennent-ils de telles quêtes ? Vous envient leur dévouement ?
5. Les plus grands objets connus de la ceinture de Kuiper sont également appelés planètes naines. Toutes les planètes (terrestres, joviennes et naines) de notre système solaire ont jusqu'à présent été nommées d'après des dieux mythologiques. (Les noms des planètes naines se sont éloignés de la mythologie romaine pour inclure les dieux d'autres cultures.) Demandez à votre groupe de déterminer s'il convient de poursuivre cette tradition de dénomination pour les planètes naines récemment découvertes. Pourquoi ou pourquoi pas ?
6. Le coût total de la mission Rosetta visant à faire correspondre sa trajectoire à celle d'une comète était d'environ 1,4 milliard d'euros (environ 1,6 milliard de dollars américains). Demandez à votre groupe de déterminer si cet investissement en valait la peine, en donnant les raisons de votre choix. (Sur le site web de l'Agence spatiale européenne, ils ont mis ce coût en contexte en disant : « Le chiffre représente à peine la moitié du prix d'un sous-marin moderne, ou de trois jumbo jets Airbus 380, et couvre une période de près de 20 ans, du début du projet en 1996 à la fin de la mission en 2015. »)
7. Si un astéroïde approchant de la Terre était découvert suffisamment tôt, l'humanité pourrait prendre des mesures pour empêcher une collision. Discutez des méthodes possibles pour dévier ou même détruire un astéroïde ou une comète. Allez au-delà des quelques méthodes mentionnées dans le texte et faites preuve de créativité. Donnez les avantages et les inconvénients de chaque méthode.

Questions de révision

1. Pourquoi les astéroïdes et les comètes sont-ils importants pour comprendre l'histoire du système solaire ?
2. Donnez une brève description de la ceinture d'astéroïdes.
3. Décrire les principales différences entre les astéroïdes de type C et de type S.
4. Outre ceux mentionnés précédemment, quelle est la troisième classe d'astéroïdes, plus rare ?
5. La Vesta est inhabituelle car elle contient quel minéral à sa surface ? Qu'indique la présence de ce matériau ?
6. Comparez les astéroïdes de la ceinture d'astéroïdes à ceux qui s'approchent de la Terre. Quelle est la principale différence entre les deux groupes ?
7. Décrivez brièvement l'enquête Spaceguard de la NASA. Combien d'objets ont été trouvés dans le cadre de cette enquête ?
8. Qui a d'abord calculé les orbites des comètes sur la base de données historiques remontant à l'Antiquité ?
9. Décrivez le noyau d'une comète typique et comparez-le à celui d'un astéroïde de taille similaire.
10. Décrivez les deux types de queues de comètes et la façon dont chacune se forme.
11. Quelle classification est donnée aux objets tels que Pluton et Éris, qui sont suffisamment grands pour être ronds et dont les orbites se situent au-delà de celle de Neptune ?
12. Décrivez l'origine et le destin final des comètes que nous voyons depuis la Terre.
13. Quelles preuves avons-nous de l'existence de la ceinture de Kuiper ? Quels types d'objets y trouve-t-on ?
14. Donnez de brèves descriptions de la ceinture de Kuiper et du nuage d'Oort.

Questions de réflexion

1. Donnez au moins deux raisons pour lesquelles les astronomes d'aujourd'hui sont si intéressés par la découverte d'autres astéroïdes s'approchant de la Terre.
2. Supposons que vous conceviez un vaisseau spatial qui suivrait la trajectoire d'un astéroïde et suivrait son orbite. Quels types d'instruments utiliseriez-vous pour recueillir des données et qu'aimeriez-vous apprendre ?
3. Supposons que vous conceviez un vaisseau spatial qui suivrait la trajectoire d'une comète et se déplacerait avec elle pendant un certain temps. Quels types d'instruments utiliseriez-vous pour recueillir des données et qu'aimeriez-vous apprendre ?
4. Supposons qu'une comète ait été découverte à l'approche du Soleil, une comète dont l'orbite provoquerait une collision avec la Terre 20 mois plus tard, après le passage du périhélie. (C'est à peu près la situation décrite dans le roman de science-fiction Lucifer's Hammer de Larry Niven et Jerry Pournelle.) Que pouvons-nous faire ? Y aurait-il un moyen de nous protéger d'une catastrophe ?
5. Nous pensons que des chaînes de fragments de comètes, comme celle de la comète Shoemaker-Levy 9, sont entrées en collision non seulement avec les planètes joviennes, mais parfois avec leurs lunes. Quels types de caractéristiques rechercheriez-vous sur les lunes de la planète extérieure pour trouver des preuves de telles collisions ? (En prime, pouvez-vous trouver des images de telles caractéristiques sur une lune comme Callisto ? Vous pouvez utiliser un site en ligne d'images planétaires, tel que le Planetary Photojournal, à l'adresse photojournal.jpl.nasa.gov.)
6. Pourquoi avons-nous découvert autant d'objets dans la ceinture de Kuiper au cours des deux dernières décennies et pas avant ?
7. Pourquoi est-il difficile de donner des diamètres exacts, même pour les objets les plus grands de la ceinture de Kuiper ?

Se débrouiller par vous-même

1. Reportez-vous à\(13.4.1\) l'exemple dans la section 13.4. Comment le calcul changerait-il si une comète typique du nuage d'Oort ne mesure que 1 km de diamètre ?
2. Reportez-vous à\(13.4.1\) l'exemple dans la section 13.4. Comment le calcul changerait-il si une comète typique du nuage d'Oort était plus grande, disons 50 km de diamètre ?
3. Le calcul de l'exemple\(13.4.1\) de la section 13.4 fait référence au nuage d'Oort connu, source de la plupart des comètes que nous voyons. Si, comme certains astronomes s'en doutent, il y a 10 fois plus d'objets cométaires dans le système solaire, comment la masse totale de matière cométaire se compare-t-elle à la masse de Jupiter ?
4. Si le nuage d'Oort contient 1012 comètes et que dix nouvelles comètes sont découvertes chaque année à proximité du Soleil, quel pourcentage des comètes ont été « épuisées » depuis le début du système solaire ?
5. La masse des astéroïdes se trouve principalement dans les plus gros astéroïdes, donc pour estimer la masse totale, nous devons prendre en compte uniquement les plus gros objets. Supposons que les trois plus gros astéroïdes, Cérès (1 000 km de diamètre), Pallas (500 km de diamètre) et Vesta (500 km de diamètre), représentent la moitié de la masse totale. Supposons que chacun de ces trois astéroïdes ait une densité de 3 × 10 ³ g/cm ³ et calculez leur masse totale. Multipliez votre résultat par 2 pour obtenir une estimation de la masse totale de la ceinture d'astéroïdes. Comment cela se compare-t-il à la masse du nuage d'Oort ?
6. Faites une estimation similaire pour la masse de la ceinture de Kuiper. Les trois plus grands objets sont Pluton, Eris et Makemake (chacun à environ 2 000 km). En outre, supposons que huit objets (dont Haumea, Orcus, Quaoar, Ixion, Varuna et Charon, et des objets qui n'ont pas encore été nommés) ont un diamètre d'environ 1 000 km. Supposons que tous les objets aient une densité de Pluton de 2 × 10 ³ g/cm ³. Calculez deux fois la masse des 13 plus gros objets et comparez-la à la masse de la ceinture d'astéroïdes principale.
7. Quelle est la période de révolution du Soleil pour un astéroïde dont le demi-grand axe est de 3 UA au milieu de la ceinture d'astéroïdes ?
8. Quelle est la période de révolution d'une comète avec un aphélie à 5 UA et un périhélie sur l'orbite de la Terre ?