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14.E : Les échantillons cosmiques et l'origine du système solaire (exercices)

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    Pour une exploration plus approfondie

    Remarque : Des ressources sur les exoplanètes sont fournies dans La naissance des étoiles et la découverte de planètes en dehors du système solaire.

    Des articles

    Météores et météorites

    Alper, J. « Ça vient de l'espace ». Astronomie (novembre 2002) : 36. Sur l'analyse des matières organiques dans les météorites.

    Beatty, J. « Attrapez une étoile déchue ». Sky & Telescope (août 2009) : 22. Sur la récupération de météorites suite à un impact observé dans le ciel.

    Durda, D. « Le super-météore de Tcheliabinsk ». Sky & Telescope (juin 2013) : 24. Un joli résumé, avec des photos et des témoignages oculaires.

    Garcia, R., & Notkin, G. « Toucher les étoiles sans quitter la maison ». Sky & Telescope (octobre 2008) : 32. Chasse et collecte de météorites.

    Kring, D. « Dévoiler le passé du système solaire ». Astronomie (août 2006) : 32. Fait partie d'un numéro spécial consacré aux météorites.

    Rubin, A. « Les secrets des météorites primitives ». Scientific American (février 2013) : 36. Ce qu'ils peuvent nous apprendre sur l'environnement dans lequel le système solaire s'est formé.

    Évolution du système solaire et des disques protoplanétaires

    Jewitt, D., & Young, E. « Les océans vus du ciel ». Scientific American (mars 2015) : 36—43. Comment la Terre et les autres planètes intérieures ont-elles obtenu leur eau après la période chaude initiale ?

    Talcott, R. « Comment est né le système solaire ». Astronomie (novembre 2012) : 24. Sur la période de formation du Soleil et des planètes.

    Young, E. « Nuageux avec une chance d'étoiles ». Scientific American (février 2010) : 34. Sur la façon dont les nuages de matière interstellaire se transforment en systèmes stellaires.

    Sites Web

    Météores et météorites

    Société américaine des météores : http://www.amsmeteors.org/. Pour les observateurs sérieux.

    Société britannique et irlandaise de météorite : http://www.bimsociety.org/meteorites1.shtml.

    Meteor Showers en ligne : http://meteorshowersonline.com/. Par Gary Kronk.

    Informations sur les météorites : http://www.meteorite-information.com/. Une excellente collection de liens pour comprendre et même collecter des météorites.

    Météorites en provenance de Mars : http://www2.jpl.nasa.gov/snc/. Une liste et des liens du Jet Propulsion Lab.

    Météores et pluies de météores : www.astronomy.com/observing/o... averses de météores. Du magazine Astronomy.

    Météores : http://www.skyandtelescope.com/obser...watch/meteors/. Une collection d'articles sur l'observation des météores tirés du magazine Sky & Telescope.

    Page sur les neuf planètes, les météorites et les météores : http://nineplanets.org/meteorites.html.

    Quelques chutes de météorites intéressantes des deux derniers siècles : www.icq.eps.harvard.edu/meteorites-1.html.

    Évolution du système solaire et des disques protoplanétaires

    Site d'apprentissage sur les disques circumstellaires : http://www.disksite.com/. Par le Dr Paul Kalas.

    Projet Disk Detective : http://www.diskdetective.org/. La mission WISE demande au public de les aider à trouver des disques protoplanétaires dans leurs données infrarouges.

    Vidéos

    Météores et météorites

    Météorites et erreurs de météores : https://www.youtube.com/watch?v=VQO335Y3zXo. Vidéo avec le Dr Randy Korotev de l'Université de Washington à Saint-Louis (7h05).

    Météorites rares du Muséum d'histoire naturelle de Londres : https://www.youtube.com/watch?v=w-Rsk-ywN44. Visite de la collection de météorites avec la conservatrice Caroline Smith (18:22). Voir également un court article d'actualité sur une météorite martienne : https://www.youtube.com/watch?v=1EMR2r53f2s (2:54).

    Qu'est-ce qu'une pluie de météores (et comment les observer) : https://www.youtube.com/watch?v=xNmgvlwInCA. Les meilleurs conseils pour observer les pluies de météores depuis le centre scientifique d'At-Bristol (3h18).

    Évolution du système solaire et des disques protoplanétaires

    Origines du système solaire : www.pbs.org/wgbh/nova/space/o... ar-system.html. Vidéo de Nova ScienceNow racontée par Neil DeGrasse Tyson (13:02).

    D'où viennent les planètes ? : https://www.youtube.com/watch?v=zdIJUdZWlXo. Conférence publique d'Anjali Tripathi en mars 2016 dans le cadre de la série Nights du Center for Astrophysics Observatory (56:14).

    Activités de groupe collaboratives

    1. Depuis que l'on a découvert la véritable origine (cosmique) des météorites, les gens ont essayé de gagner de l'argent en les vendant aux musées et aux planétariums. Plus récemment, de plus en plus de collectionneurs privés se sont intéressés à l'achat de fragments de météorites, et un réseau de revendeurs (certains plus réputés que d'autres) s'est créé pour répondre à ce besoin. Que pense votre groupe de tout cela ? Qui doit posséder une météorite ? La personne sur le terrain de laquelle il tombe, la personne qui le trouve ou le gouvernement local, étatique ou fédéral où il se trouve ? Et s'il tombe sur un terrain public ? Devrait-il y avoir une limite à ce que les gens facturent pour les météorites ? Ou toutes les météorites devraient-elles être la propriété commune de l'humanité ? (Si vous le pouvez, essayez de faire des recherches sur la législation en vigueur dans votre région. Voir, par exemple, www.space.com/18009-meteorite... ds-rules.html.)
    2. Votre groupe a été formé pour conseiller une personne très riche qui veut acheter des météorites mais qui craint d'être trompée et vendue des roches terrestres. Comment conseilleriez-vous à votre cliente de s'assurer que les météorites qu'elle achète sont authentiques ?
    3. Votre groupe est un comité créé pour conseiller la NASA sur la manière de concevoir des satellites et des télescopes dans l'espace afin de minimiser le danger d'impacts de météores. N'oubliez pas que plus un satellite est lourd, plus il est difficile (plus cher) à lancer. Que feriez-vous figurer dans vos recommandations ?
    4. Discutez de ce que vous feriez si vous découvriez soudainement qu'une petite météorite s'est écrasée à l'intérieur ou à proximité de votre domicile. Qui appellerais-tu en premier, en deuxième, en troisième ? Que feriez-vous avec l'échantillon ? (Et les dommages causés à votre maison seraient-ils couverts par votre assurance ?)
    5. Un ami de votre groupe veut vraiment voir une pluie de météores. Le groupe devient un comité pour l'aider à réaliser ce désir. Quelle période de l'année serait la meilleure ? Quel équipement lui recommanderiez-vous ? Quels conseils lui donneriez-vous ?
    6. Travaillez avec votre groupe pour trouver un tableau des phases de la Lune pour la prochaine année civile. Consultez ensuite le tableau des pluies de météores bien connues dans ce chapitre et expliquez dans quelle phase se trouvera la Lune lors de chaque pluie. (Plus la Lune est brillante dans le ciel nocturne, plus il est difficile de voir les faibles éclairs de météores.)
    7. Penser que toutes les planètes géantes devaient être éloignées de leurs étoiles (parce que celles de notre système solaire le sont) est un exemple de théorie sans disposer de suffisamment de données (ou d'exemples). Votre groupe peut-il dresser une liste d'autres cas dans le domaine de la science (et des relations humaines) où nous avons porté des jugements erronés sans avoir exploré suffisamment d'exemples ?
    8. Dressez la liste de votre groupe, puis discutez des différentes manières dont la découverte d'un groupe diversifié d'exoplanètes (planètes orbitant autour d'autres étoiles) a remis en question notre vision conventionnelle de la formation de systèmes planétaires tels que notre système solaire.

    Questions de révision

    1. Une de vos amies qui n'a jamais fait d'astronomie voit une pluie de météores (elle appelle cela un tas d'étoiles filantes). Le lendemain, elle vous confie qu'elle craignait que les étoiles de la Grande Ourse (son motif d'étoiles préféré) ne soient les prochaines à disparaître. Comment pourriez-vous lui rassurer l'esprit ?
    2. En quoi les météorites diffèrent-elles des météores ? Quelle est l'origine probable de chacune d'entre elles ?
    3. Quel est le lien entre les comètes et les pluies de météores ?
    4. Qu'entendons-nous par matière primitive ? Comment savoir si une météorite est primitive ?
    5. Décrivez la nébuleuse solaire et décrivez la séquence des événements qui se sont produits dans la nébuleuse et qui ont donné naissance aux planétésimaux.
    6. Pourquoi les planètes géantes et leurs lunes ont-elles des compositions différentes de celles des planètes terrestres ?
    7. En quoi les planètes découvertes jusqu'ici autour d'autres étoiles diffèrent-elles de celles de notre propre système solaire ? Énumérez au moins deux méthodes.
    8. Expliquez le rôle des impacts dans l'évolution de la planète, y compris les impacts géants et les impacts plus modestes.
    9. Pourquoi certaines planètes et lunes sont-elles plus actives sur le plan géologique que d'autres ?
    10. Résumez l'origine et l'évolution des atmosphères de Vénus, de la Terre et de Mars.
    11. Pourquoi les météores présents dans une pluie de météores semblent-ils provenir d'un seul point du ciel ?

    Questions de réflexion

    1. Quelles méthodes les scientifiques utilisent-ils pour distinguer une météorite d'une matière terrestre ?
    2. Pourquoi les météorites ferreuses représentent-elles un pourcentage beaucoup plus élevé de découvertes que de chutes
    3. Pourquoi est-il plus utile de classer les météorites selon qu'elles sont primitives ou différenciées plutôt que selon qu'il s'agit de pierres, de fers ou de fers à pierre ?
    4. Quelles sont les météorites les plus utiles pour définir l'âge du système solaire ? Pourquoi ?
    5. Supposons qu'une nouvelle météorite primitive soit découverte (quelque temps après sa chute dans un champ de soja) et que l'analyse révèle qu'elle contient des traces d'acides aminés, qui présentent tous la même symétrie rotationnelle (contrairement à la météorite de Murchison). Que pourriez-vous conclure de cette découverte ?
    6. Comment savoir quand le système solaire s'est formé ? On dit généralement que le système solaire a 4,5 milliards d'années. À quoi correspond cet âge ?
    7. Nous avons vu comment Mars peut supporter de plus grandes différences d'altitude que la Terre ou Vénus. Selon les mêmes arguments, la Lune devrait avoir des montagnes plus hautes que toutes les autres planètes terrestres, mais nous savons que ce n'est pas le cas. Qu'y a-t-il de mal à appliquer le même raisonnement aux montagnes de la Lune ?
    8. La théorie actuelle suggère que les planètes géantes ne peuvent pas se former sans condensation de la glace d'eau, qui se transforme en vapeur aux températures élevées proches d'une étoile. Alors, comment expliquer la présence d'exoplanètes de la taille d'un jovial plus proches de leur étoile que Mercure ne l'est de notre Soleil ?
    9. Pourquoi les météorites constituées de matériaux primitifs sont-elles considérées comme plus importantes que les autres météorites ? Pourquoi la plupart d'entre eux ont-ils été découverts en Antarctique ?

    Se débrouiller par vous-même

    1. Combien de temps faudrait-il à la matière pour circuler si la nébuleuse solaire de l'exemple\(14.3.1\) de la section 14.3 devenait de la taille de l'orbite de la Terre ?
    2. Prenons l'exemple des météorites différenciées. Nous pensons que les fers proviennent des noyaux, que les fers à pierre proviennent des interfaces entre les manteaux et les noyaux, et que les pierres proviennent des manteaux de leurs corps parents différenciés. Si ces corps parents ressemblaient à la Terre, à quelle fraction des météorites vous attendriez-vous à être composée de fers, de fers à pierre et de pierres ? Est-ce que cela correspond aux chiffres observés pour chacun d'entre eux ? (Conseil : vous devrez rechercher le pourcentage du volume de la Terre occupé par son noyau, son manteau et sa croûte.)
    3. Estimez la hauteur maximale des montagnes sur une planète hypothétique similaire à la Terre mais avec une gravité de surface deux fois supérieure à celle de notre planète.