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LE 24.11.2019: Actualité de la météo,de l'astronomie et de la science/ 21.443 astéroïdes menacent la Terre !
- Par dimitri1977
- Le 24/11/2019
- Dans Actualité de la météo,de l'astronomie et de la sciences à la une du jour
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21.443 astéroïdes menacent la Terre !

Rémy Decourt

Journaliste

Publié le 18/11/2019

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Les 26 et 27 novembre prochains, les ministres responsables des affaires spatiales des 22 États membres de l'Agence spatiale européenne se réuniront à Séville, en Espagne. Ensemble, ils décideront du niveau de ressources et de la répartition du budget dédiés aux activités et programmes spatiaux de l'ESA pour les années à venir. En attente d'un feu vert, citons la mission Hera de défense planétaire dont l'objectif est de participer à un test de déviation avec la Nasa dans le cadre de la mission Dart.

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Hera est un petit satellite qui doit mesurer le « résultat de l'impact de la mission Dart de la NASA avec une grande précision afin de produire les connaissances les plus précises possibles dès la première démonstration d'une technologie de déflexion d'astéroïdes », explique Patrick Michel, directeur de recherche au CNRS à l'Observatoire de la Côte d'Azur, lequel a la responsabilité scientifique de la mission.

La décision de lancer la construction de ce petit satellite sera prise lors de la session du Conseil au niveau ministériel de l'ESA qui se réunira les 26 et 27 novembre prochains à Séville, en Espagne. En attendant cette date, plus de 1.000 experts et scientifiques -- dont les responsables des missions Osiris-Rex et Hayabusa2 -- ont signé une lettre de soutien à la mission Hera, car les implications de cette dernière vont bien au-delà de ce test de déviation. En effet, Hera, qui fournira une expérience d'impact documentée à l'échelle d'un astéroïde, s'inscrit dans un contexte plus large de stratégies de défense pour protéger la Terre des impacts d'objets proches de la Terre (NEO).

Le saviez-vous ?

Pour comprendre la nécessité d’acquérir la capacité de changer la trajectoire d’un astéroïde, avant qu’il soit identifié comme se trouvant sur une ligne de collision avec la Terre, il faut savoir qu’au 5 novembre 2019, ont été répertoriés 21.443 astéroïdes proches de la Terre et dont l’orbite coupe celle de la Terre ou l’amène à faible distance. Si, statistiquement, le risque de collision à l’échelle humaine est proche du zéro, dans son passé, la Terre a été percutée à plusieurs reprises et il ne fait aucun doute que cela se reproduira dans le futur.

Pour comprendre l'intérêt d'Hera et la nécessaire réussite de la mission Dart, il faut savoir que des objets géocroiseurs, d'un diamètre égal ou supérieur à 100 m, peuvent un jour « frapper la surface de la Terre ou exploser en boule de feu à basse altitude, causant dans les deux cas des dommages importants sur des régions de plusieurs milliers de kilomètres carrés ou plus », expliquent les scientifiques qui supportent la mission Hera. Contrairement aux autres catastrophes naturelles, l'impact d'un astéroïde sur la Terre est « non seulement celui que nous savons prédire, mais nous pouvons également le prévenir par des moyens qu'il suffit de tester », tiennent-ils à préciser. Et de conclure : « Nous sommes aujourd'hui la première génération d'êtres humains à disposer de la technologie nécessaire pour tenter de modifier la trajectoire d'un astéroïde. » À cet égard, il est crucial de déterminer si un « impacteur cinétique est capable de dévier un astéroïde, comme le prédisent nos modèles de simulation, avant que la Terre ne soit menacée, » précise Ian Carnelli, responsable de la mission Hera. C'est ce que Hera aidera à évaluer, conjointement avec la mission Dart de la Nasa. D'où son intérêt.
Le timeline de la mission Hera. © ESA
À cela, s'ajoute que la défense planétaire doit se faire dans un cadre international : la Nasa a confirmé Dart, de sorte qu'il faut que Hera parte, d'autant plus que c'est l'ESA et l'Europe qui ont été les initiatrices du projet, en commençant par l'étude de Don Quijotte il y a 15 ans. Les Américains ont rejoint le projet bien plus tard, en 2011. « On ne peut pas avoir initié tout cela, avoir travaillé 15 ans avec les industriels, les experts des petits corps et les étudiants pour, finalement, être seulement témoins des actions américaines », tient à préciser Patrick Michel.

Hera, indissociable de Dart

Surtout, les résultats de Dart ne permettront pas de valider complètement la technique de déviation par impact, car « il manquera des mesures que seule Hera peut faire ». « L'Europe a acquis toute l'expertise nécessaire et est fin prête », rappelle Ian Carnelli. De plus, « Hera fait partie de ce type de missions qui sont sources d'inspiration pour les jeunes, car ce sont de véritables aventures ! », dit Patrick Michel.

Il faut également préciser qu'Hera n'est pas seulement une mission centrée sur la défense planétaire. Le retour scientifique sera énorme car ce sera le « premier rendez-vous avec un binaire, le plus petit astéroïde jamais visité (la lune de Didymos a un diamètre de 165 m), la première mesure de structure interne avec technique radar dont la France a l'expertise et la première mesure précise du résultat d'un impact dans une gamme de vitesses d'impact correspondant à celle entre astéroïde », nous explique Patrick Michel.

Les résultats d'Hera compléteront également ceux de la mission Hayabusa2 et notamment les résultats de l'expérience d’impact d’Hayabusa2 qui ont surpris les scientifiques. En effet, avec une énergie bien plus faible que celle de Dart, la taille du cratère créée par la sonde « n'était pas celle qu'on attendait, et il est donc important d'augmenter notre compréhension du phénomène sur un corps de 165 m de diamètre et à un niveau plus élevé d'énergie, pour plein de raisons ». Les « scientifique ne sont pas capables de prédire la taille des cratères artificiels ni la dynamique des éjectas » ajoute Ian Carnelli, les conditions sine qua non pour acquérir les outils et techniques de déviation nécessaires pour nous protéger d'un astéroïde filant droit sur nous.
CE QU'IL FAUT RETENIR

La Nasa et l'ESA souhaitent savoir si l'impact cinétique est une bonne technique pour dévier la trajectoire d'un astéroïde fonçant sur la Terre.

L'astéroïde binaire Didymos a été choisi pour cette expérience inédite.

La mission Dart de la Nasa percutera la lune Didymoon tandis que la sonde de l'ESA, Hera, mesurera les effets et les différents paramètres de cet impact.
POUR EN SAVOIR PLUS

Astéroïdes : la mission Hera pour défendre la Terre

Article de Rémy Decourt publié le 09/07/2018

Pour protéger la Terre d'une collision annoncée avec un astéroïde, peut-être faudra-t-il dévier celui-ci. Pour tester cette idée, la Nasa a prévu de lancer la mission Dart à destination de l'astéroïde binaire Didymos. Quelques années plus tard, l'Agence spatiale européenne (ESA) enverra la mission Hera, notamment pour mesurer les effets de l'impact.

Face au risque, très faible mais statistiquement pas nul, qu'un astéroïde de taille importante frappe la Terre, les agences spatiales étudient les moyens possibles pour protéger la Planète. La déviation de l'objet serait la solution la plus pragmatique. Pour tester cette idée, la Nasa a prévu de lancer la mission d'impact et de déviation Dart à destination de l'astéroïde binaire Didymos. Ce dernier est composé de deux objets : Didymos, le corps principal de 780 m de diamètre, et une lune de 160 m, provisoirement baptisée Didymoon, qui tourne autour de Didymos. La mission Dart percutera la lune Didymoon.

Dart est une étape importante pour démontrer qu'il est possible de protéger la Terre d'un astéroïde grâce à la technique de l'impact cinétique, c'est-à-dire en faisant dévier de sa trajectoire l'objet percuté. La maîtrise de cette technologie est l'une des deux armes envisagées par la Nasa pour défendre notre Planète contre un objet dangereux de grande taille (l'autre solution est l'explosion nucléaire à proximité).

Initialement, l'Agence spatiale européenne (ESA) devait participer à la mission Dart en fournissant le satellite AIM de surveillance de l'impact ainsi qu'en réalisant l'observation du cratère formé et celle de ses éjecta. Mais, faute de budget, cette mission a été annulée en décembre 2016. Pour s'affranchir de cette contrainte, l'équipe du projet AIM vient de présenter Hera. Cette nouvelle proposition de mission est moins ambitieuse, avec des objectifs limités à l'observation des conséquences de l'impact et du calcul des changements de l'orbite de Didymoon. Alors que le satellite AIM devait suivre en direct l'impact, Hera arrivera sur le site deux ans après l'impact de Dart.
La caractérisation de l'impact de Dart et la mesure de l'orbite de Didymoon sont les principaux objectifs de la sonde Hera, de l'Agence spatiale européenne (ESA). © ESA, Science Office
Déterminer les capacités de l'impact cinétique

Hera sera proposée aux États membres de l'ESA lors de la prochaine conférence ministérielle prévue en 2019 ; ceux-ci devraient l'approuver. Même si elle ne suivra pas l'impact de Dart contre Didymoon, Hera a son importance pour mesurer le succès de l'opération. L'impact entraînera un changement dans la durée de l'orbite de Didymoon autour du corps principal. Sans Hera, les scientifiques seraient contraints de réaliser les mesures nécessaires à cette caractérisation de l'impact depuis la Terre, qui, à ce moment-là, sera située à plus de 11 millions de kilomètres. Or, une mesure très précise est requise pour les modèles d'impact cinétique : en raison des distances en jeu, un changement d'orbite de quelques millimètres peut faire la différence entre une planète percutée ou seulement survolée à bonne distance par un astéroïde.

Hera, qui sera située à quelques dizaines de kilomètres de l'astéroïde, réalisera des mesures de Didymoon bien plus précises et fines que les observatoires terrestres. Cette mission permettra également de caractériser le cratère formé par l'impact de Dart avec une résolution de seulement 10 centimètres, donnant un aperçu des caractéristiques de surface et de la composition interne de l'astéroïde.

VOIR AUSSIUn CubeSat va partir à l'assaut d'un astéroïde : une première

Hera sera la première mission à destination d'un astéroïde binaire. Bien que ces objets binaires représentent 15 % de tous les astéroïdes connus, ils n'ont jamais été explorés auparavant. Quant à Didymoon, ce sera l'astéroïde le plus petit jamais étudié par une sonde. La sonde de l'ESA transportera également deux CubeSats pour recueillir des données scientifiques supplémentaires et tester des liaisons satellites entre eux.

Dart sera lancée en décembre 2020 et devrait entrer en collision avec Didymoon en octobre 2022. Quatre ans plus tard (en 2026), Hera atteindra Didymos et Didymoon ; ce dernier sera alors devenu le premier objet du Système solaire à avoir eu son orbite modifiée par la main de l'Homme !

Source: https://www.futura-sciences.com/
Lien: https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/asteroides-21443-asteroides-menacent-terre-71904/?utm_content=buffereb50d&utm_medium=social&utm_source=facebook.com&utm_campaign=buffer&fbclid=IwAR0o_a0YXRUuoqywNPyp6AnVoOUAuANejN-pk1MtZAGHQhUcoZbiReMrKAI#utm_content=futura&utm_medium=social&utm_source=facebook.com&utm_campaign=futura
LE 24.11.2019: Actualité de la météo,de l'astronomie et de la science/de la vapeur d'eau jaillit d'Europe, une lune potentiellement habitable.
- Par dimitri1977
- Le 24/11/2019
- Dans Actualité de la météo,de l'astronomie et de la sciences à la une du jour
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C'est confirmé : de la vapeur d'eau jaillit d'Europe, une lune potentiellement habitable.

Laurent Sacco

Journaliste

Publié le 21/11/2019

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Pour la première fois, de l'eau à l'état de vapeur a été détectée autour d'Europe, la lune glacée de Jupiter avec un océan global recouvert d'une banquise. Cette vapeur ne semble pouvoir exister qu'en raison de la présence de geysers.

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Il y a 410 ans, en mars 1610, Galilée réalisa que les points lumineux en mouvement qu'il avait découverts autour de Jupiter, quelques mois auparavant avec sa lunette astronomique, devaient être les équivalents de notre Lune pour la Terre. Ces mondes, couramment appelés des lunes galiléennes, avaient été découverts indépendamment, au même moment, par l'astronome allemand Simon Marius. Il leur a donné leurs noms actuels, dérivés des amantes de Zeus, à la suggestion de Johannes Kepler. Il s'agit donc de Io, Europe, Ganymède et Callisto dans l'ordre de la distance croissante à Jupiter.

Io fascine par ses éruptions volcaniques mais pour Europe, c'est sa banquise qui a été observée de près pour la première fois il y a 40 ans, le 9 juillet 1979, par la sonde Voyager 2. Depuis lors, les observations s'accumulent à son sujet et les spéculations aussi en ce qui concerne l'existence de formes de vie dans un océan d'eau liquide sous cette banquise. On peut penser en effet que, tout comme dans le cas d'Io, les forces de marée de Jupiter et des autres lunes galiléennes y provoquent des dégagements de chaleur à l'origine d'un volcanisme important. Au fond de l'océan global d'Europe, il pourrait donc y avoir des sources chaudes hydrothermales similaires à celles que l'on connaît sur Terre avec des oasis de vie. D'ailleurs, la vie sur la Planète bleue a peut-être fait son apparition dans de telles sources.

Depuis quelques années, comme le montrent les précédents articles de Futura sur Europe, que l'on peut lire ci-dessous, on a de plus en plus de raisons de penser que des geysers sont occasionnellement en activité sur Europe. Aujourd'hui, une équipe internationale d'astronomes vient de publier dans le journal Nature Astronomy un article qui semble confirmer indirectement leur existence puisqu'il s'agit de la première mesure directe de présence de vapeur d'eau autour d'Europe.

Des geysers à la portée d'Europa Clipper

La glace de la banquise de la lune de Jupiter ne devrait pas se sublimer dans les conditions de pression et de température où elle existe. Nous avons aussi des arguments pour dire que les molécules d'eau détectées ne sont pas le produit de l'intense bombardement de radiation à la surface d'Europe. La vapeur d'eau ne devrait donc pouvoir venir que de geysers.

On peut bien sûr être étonné d'une détection aussi tardive de molécules aussi ordinaires que H₂O à l'état de vapeur autour d'Europe. En fait, déjà en 2013, le télescope spatial Hubble avait permis de détecter les éléments chimiques hydrogène (H) et oxygène (O) dans des configurations semblables à des panaches s'élevant d'Europe. Mais il a fallu attendre les observations faites dans le domaine infrarouge depuis le sol à Hawaï pour obtenir la preuve de l'existence de molécules d'eau.

Elles ont été faites à l'aide du Near-Infrared Spectrograph (NIRSPEC) équipant le fameux Observatoire W. M. Keck situé à une altitude de 4.145 mètres sur le mont Mauna Kea de l'île d'Hawaï. Mais la preuve elle-même a nécessité un savant traitement des données pour filtrer des effets parasites dus à l'atmosphère terrestre et mettre en évidence les raies spectrales de la molécule H₂O. Ces raies n'ont été détectées qu'au cours d'une seule des 17 campagnes d'observations menées entre 2016 et 2017. À ce moment-là, il semble qu'Europe ait éjecté 2.360 kilogrammes d'eau par seconde, de quoi remplir une piscine de taille olympique en quelques minutes.

On attend donc avec impatience le lancement au cours des années 2020 de la mission Europa Clipper qui devrait réaliser une quarantaine de survols d'Europe, à des distances variant entre 2.700 et 25 kilomètres de sa surface. La sonde est équipée d'instruments qui lui permettront d'analyser la composition des panaches de vapeur d'eau d'Europe, en quête de trace indirecte de la Vie. Une mission encore plus ambitieuse est envisagée conjointement par la Nasa et l’ESA, avec un atterrisseur qui, lui, pourrait partir dans le courant de la décennie 2030.
CE QU'IL FAUT RETENIR

Europe, une lune glacée de Jupiter, contient un océan d'eau liquide sous sa banquise où des formes de vie analogues à celles découvertes autour des sources hydrothermales sur Terre existent peut-être.

Des signes de ces formes de vie pourraient être détectables par les instruments de la mission Europa Clipper qui devrait être lancée au cours des années 2020.

Hubble aurait détecté des geysers s'élevant d'Europe. Des observations en infrarouge menées au sol avec les instruments de l'Observatoire W. M. Keck vont dans le sens de l'existence de ces geysers en mettant en évidence pour la première fois de la vapeur d'eau autour d'Europe.

Europa Clipper pourrait être utilisée pour traverser ces geysers dans un futur proche.
POUR EN SAVOIR PLUS

Geysers d'Europe : repérés il y a vingt ans par Galileo mais découverts aujourd'hui...

Article de Laurent Sacco publié le 22/05/2018

Les archives des données collectées par la sonde Galileo lors d'un de ses survols d'Europe, la plus grosse lune de Jupiter, contenaient un trésor caché. Analysées à l'aide de simulations numériques modernes, ces données confirment la présence de geysers il y a presque vingt ans, dans la région où Hubble les avait ensuite suspectés en 2012.

La vie existe-t-elle ailleurs que sur Terre dans l'Univers ? C'est une des rares questions philosophiques et scientifiques profondes à laquelle l'humanité a de bonnes chances de pouvoir répondre au cours du XXI^e siècle. On a d'abord pensé que la réponse viendrait de l'exploration de Mars mais il semble désormais plus probable qu'elle viendra de l'étude des lunes glacées possédant un océan sous une banquise dans le Système solaire. L'exobiologie devrait donc peut-être définitivement acquérir ses lettres de noblesse via l'exploration d'Europe autour de Jupiter et d'Encelade autour de Saturne.

Pour différentes raisons physico-chimiques, l'eau liquide semble indispensable pour l'apparition et le développement de la vie et il existe visiblement de sources d'énergie à l'intérieur d'Europe et de Jupiter qui maintiennent liquide l'eau de cette lune. Elles pourraient servir également à des organismes vivant grâce à l'énergie, non pas de la photosynthèse mais d'une chimiosynthèse comparable à celle exploitée sur Terre dans les abysses autour des sources hydrothermales.

Europa Clipper cherchera des signatures de la vie dans l'océan d'Europe

On pourrait croire que ces formes de vie soient à tout jamais hors de portée de la curiosité d'Homo sapiens, protégées de ses investigations par des kilomètres de banquise, mais la Nature n'est peut-être pas si cruelle car des geysers existent sur Encelade et très probablement aussi sur Europe. Les panaches d'eau crachés pourraient contenir des micro-organismes ou pour le moins des biosignatures que des sondes pourraient détecter en les traversant.

À cet égard, les espoirs sont sans doute grandissants pour les planétologues et les exobiologistes depuis que des indications de plus en plus convaincantes de l'existence de geysers sur Europe. Elles sont d'abord venues des observations du télescope Hubble en 2012 mais elles sortent aujourd'hui de nouvelles analyses de données recueillies par la sonde Galileo lors d'un survol rapproché d'Europe réalisée en 1997. C'est ce que vient de révéler une équipe de chercheurs états-uniens menée par Xianzhe Jia, de l'université du Michigan à Ann Arbor, dans un article de Nature Astronomy.

Or, la nouvelle est aujourd'hui précieuse car la Nasa prépare une mission spécialement dédiée à la lune glacée de Jupiter : Europa Clipper (voir la vidéo ci-dessus).
Illustration de l'artiste de Jupiter et Europa (au premier plan) avec le vaisseau spatial Galileo après son passage à travers un panache émergeant de la surface de l'Europe. Une nouvelle simulation informatique donne une idée de la façon dont le champ magnétique interagit avec un panache. Les lignes de champ magnétique (en bleu) montrent comment le panache interagit avec le flux ambiant du plasma jovien. Les couleurs rouges sur les lignes montrent des zones de plasma plus denses. © Nasa, JPL-Caltech, Univ. of Michigan
Des geysers trahis par le champ magnétique mesuré par la sonde Galileo

Xianzhe Jia, un spécialiste des plasmas et des champs magnétiques du Système solaire et membre de l'équipe chargée des instruments d'Europa Clipper, avait été intrigué par une présentation des observations d'Europe par le télescope Hubble, donnée par l'astronome Melissa McGrath de l'institut Seti, également membre de la mission Europa Clipper. La chercheuse avait mentionné que la sonde Galileo était passée à environ 200 km au-dessus de la région d'où semblaient s'élever des panaches.

Jia et ses collègues ont cherché si la sonde n'avait pas détecté quelque chose de particulier dans le champ magnétique d'Europe à ce moment-là. Leur idée était de trouver dans les données archivées un signal analogue à celui détecté par la sonde Cassini lorsqu'elle est passée tout près des geysers d’Encelade (qu'elle a traversés ensuite). Un tel panache modifie en effet le champ à cause de l'ionisation d'une partie de ses atomes. Bonne pioche : ce fut le cas. Il restait cependant à démontrer, de façon convaincante et solide, que ce signal s'explique bien par la présence de geysers.

Les chercheurs ont alors pu réussi ce que leurs collègues des années 1990 ne pouvaient pas faire, limités qu'ils étaient par la technologie de l'époque : produire une simulation numérique en 3D suffisamment fidèle des interactions d'un plasma avec les corps du Système solaire. Ici, en l'occurrence, les modifications de la magnétosphère d'Europe causées par l'émission de geysers. Alimentée par les données de Hubble sur la dimension des panaches de ces geysers supposés, la simulation a effectivement montré des ondes dans le plasma autour d'Europe, produisant exactement les modifications du champ magnétique observées par Galileo.

Voilà de quoi motiver une préparation encore plus fine de la mission Europa Clipper dans le but de détecter des biosignatures lors d'un des 40 à 45 survols prévus, en particulier à travers des panaches.

La Nasa aurait détecté des geysers sur Europe, cette lune de Jupite

Article de Laurent Sacco publié le 27/09/2016

La Nasa a présenté une conférence de presse ce lundi 26 septembre 2016 avec d'étonnantes images d'Europe, la lune glacée de Jupiter, prises par Hubble. Comme on s'en doutait, ces images sont compatibles avec l'hypothèse d'une reprise de l'activité de geysers déjà probablement observés par le télescope en 2012. Ces panaches ramènent peut-être en surface des formes de vies qui pourraient exister dans l'océan d'Europe.

Comme l'explique la vidéo ci-dessous mise en ligne par la Nasa, en 2012, des astrophysiciens avaient découvert de façon indirecte ce qui semblait bien être des geysers au-dessus du pôle sud d'Europe, la lune glacée de Jupiter. En utilisant une technique similaire à celle mise en œuvre pour détecter et analyser les atmosphères des exoplanètes avec le télescope Hubble, une nouvelle équipe de chercheurs pense avoir elle-aussi obtenu des indications en faveur de l'existence de ces geysers.

En effet, à l'occasion d'un transit devant Jupiter, ils ont cherché à mettre en évidence une atmosphère autour d'Europe en mesurant et caractérisant une possible absorption de la lumière ultraviolette réfléchie par Jupiter, car passant à travers cette atmosphère si elle était bien présente. Des panaches transitoires semblent bel et bien avoir été détectés à trois reprises sur une période de 15 mois (à l'occasion de 10 campagnes d'observations), s'élevant à des hauteurs comparables à celles mesurées en 2012 et surtout en provenance des mêmes régions sur la surface d'Europe. Les quantités de matière éjectées sont aussi remarquablement similaires. Deux techniques différentes ont donc conduit aux mêmes conclusions, ce qui est très encourageant.
Une vue d'artiste du cryovolcanisme sur Europe avec une banquise épaisse de quelques kilomètres. La croûte superficielle de la banquise a subie le bombardement des rayons cosmiques ce qui a fait changer sa couleur. En arrière plan Io est en éruption au voisinage de Jupiter, crachant des matériaux soufrés. © Nasa, JPL CalTech
Ces observations restent toutefois encore à confirmer et à consolider, notamment dans l'infrarouge avec le télescope spatial James Webb qui sera lancé en 2018. Mais s'il s'agit bien de geysers, la découverte est très importante pour les exobiologistes. On ne connaît pas très bien l'épaisseur de la banquise qui recouvre l'océan d'Europe. Elle pourrait être de 100 kilomètres ou beaucoup moins. Dans le pire des cas, de tels geysers constitueraient des son

LE 24.11.2019: Actualité de la météo,de l'astronomie et de la science/Le sursaut gamma le plus puissant jamais découvert dans l’univers.

Par dimitri1977

Le 24/11/2019

Dans Actualité de la météo,de l'astronomie et de la sciences à la une du jour

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Le sursaut gamma le plus puissant jamais découvert dans l’univers.

Nathalie Mayer

Journaliste

Publié le 21/11/2019

Modifié le 22/11/2019

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Les sursauts gamma sont les explosions les plus puissantes que l'on puisse observer dans notre univers. Ce n'est pas une nouveauté. Mais aujourd'hui, des astronomes annoncent avoir enregistré des sursauts gamma d'une énergie record.

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Environ une fois par jour, quelque part dans notre univers, se produit ce que les astronomes appellent un sursaut gamma. Un flash de photons très bref, mais extrêmement énergétique. Les chercheurs pensent que ces flashs trahissent la naissance cataclysmique d'un trou noir suite à des collisions d'étoiles à neutrons ou à des explosions de supernova. Les sursauts gamma sont les explosions les plus puissantes que les astronomes connaissent. Ils libèrent généralement plus d'énergie en quelques secondes que notre Soleil durant toute sa vie.

Le saviez-vous ?

Les sursauts gamma ont été découverts dans les années 1960. Par des satellites destinés à surveiller le respect de l’interdiction des essais nucléaires sur Terre…

Mais leur détection reste délicate. Elle s'est, jusqu'à aujourd'hui, essentiellement faite grâce aux télescopes spatiaux. Malheureusement, leurs détecteurs ne sont pas sensibles aux rayons gamma de très haute énergie. Et personne ne savait donc réellement à quel point ils pouvaient être puissants. Jusqu'à ce qu'il y a quelques mois, plusieurs équipes internationales, comportant des chercheurs du CNRS, détectent enfin -- et de marnière indépendante -- des sursauts gamma d'une extrême énergie.

Pour bien comprendre l’énergie colossale détectée par les chercheurs, sachez que la lumière visible se situe sur une plage d’énergie d’environ 1 à 3 électrons-volts. © Desy, Science Communication Lab

Un premier sursaut gamma à l’été 2018

Alertés par des observations de deux télescopes spatiaux de la Nasa, Swift et Fermi, des astronomes opérant en juillet 2018 le High Energy Stereoscopic System (HESS), installé en Namibie, ont été les premiers à détecter, depuis le sol, des rayons gamma de haute énergie issus d'un événement baptisé GRB 180720B et survenu à pas moins de six milliards d'années-lumière de notre Terre. Près de 120 photons ont été enregistrés à une énergie comprise entre 100 et 440 GeV -- soit entre 100 et 440 milliards d'électrons-volts. Captés, qui plus est, près de dix heures après le déclenchement du sursaut gamma et pendant une durée de deux heures.

De quoi prouver pour la première fois la présence de particules accélérées à des énergies extrêmes dans les sursauts gamma. Mais aussi de mettre en évidence que ces particules existent encore, ou sont créées, longtemps après le sursaut initial. L'hypothèse la plus vraisemblable est que l'explosion initiale engendre la formation d'un jet de plasma qui, lorsqu'il rencontre le milieu interstellaire, ralentit et crée une onde de choc qui agit alors comme un « accélérateur de particules cosmique ».

Les chercheurs pensent ainsi que des particules chargées sont déviées dans les champs magnétiques puissants générés par l'explosion. Elles émettent alors un rayonnement dit synchrotron, semblable au rayonnement produit dans les accélérateurs de particules sur Terre. Pour atteindre les niveaux d'énergie détectés en juillet 2018 par les astronomes, les photons synchrotron entrent probablement en collision avec les particules rapides qui les ont générés, dans une étape qualifiée de diffusion de Compton inverse.

Un des sursauts gamma de très haute énergie, tels que vus par le réseau de télescopes HESS. La croix rouge indique la position du sursaut, déterminée à partir des mesures en optique. © Abdalla et al., HESS Collaboration

Mieux comprendre ces phénomènes extrêmes

Les chercheurs du Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov Telescope (Magic) de La Palma (Espagne) ont, quant à eux, enregistré, en janvier 2019, des rayons issus d'un autre sursaut gamma, baptisé GRB 190114C et survenu à quelque quatre milliards d'années-lumière de nous. « Nous avons commencé à observer l'événement seulement 57 secondes après sa détection initiale et en 20 minutes, nous avons enregistré environ mille photons d'énergies comprises entre 0,2 et 1 TeV -- soit entre 200 et 1.000 milliards d'électrons-volts. Ce sont de loin les photons les plus énergétiques jamais découverts autour d'un sursaut gamma », raconte Cosimo Nigro, un astronome du groupe Magic.

Pour comprendre l'origine de tels photons, une troisième équipe a choisi d'étudier la région à l'aide du télescope spatial Hubble. Une région dans laquelle se trouvent deux galaxies en interaction. « Nos observations suggèrent que l'événement s'est produit au centre d'une galaxie massive et brillante, dans un environnement très dense », explique Andrew Levan, astronome à l'université Radboud (Pays-Bas). « C'est inhabituel et cela pourrait expliquer la puissance de l'émission. »

Au-delà de cela, les astronomes se sont aussi aperçus qu'il leur manquait auparavant environ la moitié du « budget énergétique » des sursauts gamma. Car les mesures montrent que l'énergie libérée dans les rayons gamma de très haute énergie est comparable à la quantité de rayonnement émise à toutes les énergies inférieures prises ensemble. Un résultat qualifié de « remarquable » par les chercheurs. Et de quoi probablement faire progresser la compréhension qu'ils ont de ce type de phénomène violent. Avant même la mise en service de la prochaine génération d'observatoires à rayons gamma comme le Cherenkov Telescope Array qui sera constitué de 100 instruments répartis sur deux sites, l'un dans l'hémisphère nord, à La Palma, et l'autre dans l'hémisphère sud, du côté du Cerro Paranal (Chili). Ses premières observations ne devraient toutefois pas intervenir avant 2023.

CE QU'IL FAUT RETENIR

Les sursauts gamma sont les explosions les plus puissantes de notre univers.

Et des astronomes viennent d’enregistrer, autour de deux de ces événements, des énergies record.

De quoi éclairer d’un nouveau jour les mécanismes de ces phénomènes violents.

POUR EN SAVOIR PLUS

Un sursaut gamma pulvérise le record des explosions cosmiques

La plus formidable explosion jamais observée vient d'être méticuleusment analysée. Convertissez en énergie la masse de cinq soleils : c'est ce que le sursaut GRB 080916C a libéré, sous forme de rayons X et gamma, en soixante secondes ! La luminosité a largement dépassé ce qu'auraient produit 8.000 étoiles explosant en supernovae. Pour les astrophysiciens, c'est une aubaine car cet événement fournit un test de la gravitation quantique.

Article de Laurent Sacco paru le 23/02/2009

Cette image de GRB 080916C dans le domaine gamma(couvrant un angle de 60 degrés) a été obtenue par le Large Area Telescope de Fermi dans les 100 secondes qui ont suivi son apparition le 16 septembre 2008 à 0 h 12 mn 45 s TU. Les points colorés représentent les rayons gamma de différentes énergies : moins de 100 millions d'eV (points rouges), 100 millions à 1 milliard d'eV (points verts), plus de 1 milliard d'eV (points bleus). La lumière visible transporte une énergie d'environ 2 à 3 électron-volts (eV). Crédit : CNRS-Nasa/DOE/Fermi LAT Collaboration

C'était le 16 septembre 2008 lorsque les instruments à bord du satellite Fermi ont détecté un sursaut gamma en direction de la constellation de la Carène. Une batterie de télescopes au sol et en orbite, comme ceux du satellite Swift. L'instrument Gamma-Ray Burst Optical/Near-Infrared Detector (GROND) équipant le télescope de 2,2 mètres Max Planck de l'ESO à La Silla au Chili ne tardèrent pas à prendre le relais des détecteurs Gamma-ray Burst Monitor et Large Area Telescope de Fermi.

En plus de donner une estimation de la puissance du sursaut gamma, ces instruments ont permis d'estimer sa distance à 12,2 milliards d'années-lumière et de découvrir que la matière expulsée par l'explosion devait se déplacer à la vitesse de 99,9999% de celle de la lumière.

Observé en rayons X par les instruments de Swift en orbite, le rayonnement rémanent de GRB 080916C est bien visible en couleurs orange et jaune. Crédit : NASA/Swift/Stefan Immler

L'origine probable d'une telle puissance est une hypernova, c'est-à-dire une étoile très massive dépassant les 40 masses solaires dont le cœur s'est effondré si rapidement qu'un trou noir est apparu, entraînant l'émission de deux jets de matière incroyablement énergétiques.

Les photons gamma émis sont tout aussi impressionnants car leurs énergies s'étendent sur une gamme allant de 3.000 à 5 milliards de fois celle de la lumière visible. Quelques photons atteignant même une énergie 30 milliards de fois supérieure ont même été enregistrés par les instruments de Fermi.

Le plus fascinant n’est peut-être pas là…

En effet, Fermi a enregistré des décalages de l'ordre de 5 secondes entre les temps d'arrivée de photons gamma de différentes énergies. Les processus de magnétohydrodynamique relativiste à l'œuvre dans une hypernova sont complexes et ces retards pourraient être dus à l'environnement particulier formé lors de l'explosion ou au processus d'émission des photons gamma eux-mêmes. Ce n'est d'ailleurs pas la première fois que de tels retards sont observés.

Le 17 septembre 2008, 31,7 heures après l'apparition du sursaut gamma GRB 080916C le télescope de 2,2m Max Planck de l'ESO à La Silla (Chili) a pris cette image dans l'infrarouge proche. Le GRB est entouré d'un cercle blanc et il s'agit du rayonnement rémanent du sursaut gamma. Crédit : MPE/GROND

Toutefois, les théories de gravitation quantique, comme la gravitation quantique en boucles (LQG), et surtout la théorie des supercordes prédisent l'apparition de décalage de ce genre !

Le grand théoricien John Ellis et ses collègues avaient été conduits, par leurs calculs sur la structure en écume de l'espace-temps à l'aide de la théorie des supercordes, à la conclusion que sur des distances cosmologiques et pour des photons gammas très énergétiques, la modification de la vitesse de propagation de ces derniers conduisait à une accumulation de retards infinitésimaux mais finalement observables.

Les observations de retards dans le rayonnement de GRB 080916C s'ajoutent à celles déjà connues et nul doute que d'autres les rejoindront dans les années à venir, notamment grâce à Fermi. Si l'on pouvait montrer que ces délais augmentent avec la distance et conduisent tous à une même estimation de l'énergie de Planck, on saurait alors que l'on est bel et bien en présence d’effets de gravitation quantique.

Source: https://www.futura-sciences.com/
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LE 23.11.2019: Actualité de la météo,de l'astronomie et de la science/ Les perspectives de la vie sur Pluton.

Par dimitri1977

Le 23/11/2019

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Les perspectives de la vie sur Pluton.

Qui aurait pensé que cette planète naine pourrait nourrir la vie? L'idée semblait ridicule avant que New Horizons n'explore le monde.

Par Francis Nimmo  | Publié: Mercredi, 7 août 2019

SUJETS CONNEXES: PLUTO | MONDES HABITABLES

Les plaines glacées à l’azote et à la glace de Spoutnik Planitia constituent un indice essentiel de la présence possible d’un océan sous-marin sur Pluton. Parce qu'il se trouve à un endroit diamétralement opposé à l'emplacement de la grande lune de la planète naine, Charon, les scientifiques pensent qu'il peut représenter un excès de masse reflétant une mer sous-marine.

Toutes les images par NASA / JHUAPL / SwRI sauf indication contraire

La planète naine Pluton se situe dans les périphéries sombres et froides de notre système solaire - la ceinture de Kuiper. À première vue, cela semblerait être un mauvais endroit pour chercher la vie. Néanmoins, la sonde spatiale New Horizons de la NASA a recueilli des preuves suggérant que Pluton possède de nombreuses caractéristiques essentielles à la vie. Il pourrait même se classer aux côtés de candidats plus populaires pour l'habitabilité, tels que les lunes glacées Europa et Titan.

Malgré des décennies d’observations terrestres, les scientifiques n’avaient aucune connaissance de Pluton jusqu’à ce que New Horizons l’étudie de manière intensive, ne serait-ce que brièvement, en 2015. Les images qu’il a renvoyées montrent un monde inattendu et actif, avec des montagnes et des vallées de faille, des glaciers d’azote solide et une atmosphère mince et brumeuse.

Est-ce habitable?

Les scientifiques évaluent généralement l'habitabilité d'un environnement en termes d'énergie, de molécules organiques et d'eau liquide disponible. Pluton a sans aucun doute l'énergie. Même avant New Horizons, les astronomes connaissaient assez bien la densité de Pluton pour en déduire qu'il s'agit d'environ deux tiers de roches et d'un tiers de glace en masse. Comme sur Terre, la désintégration radioactive dans les roches libère de la chaleur au cours du temps géologique. Il s’agit de la source d’énergie dominante de Pluton, qui fournit assez de chaleur pour réchauffer les roches dans son intérieur près de leur point de fusion. D'autres sources de chaleur, telles que l'énergie gravitationnelle libérée lors de la formation de la planète naine, sont plus petites mais peuvent contribuer au réchauffement supplémentaire. Les scientifiques ne savent pas si la désintégration radioactive entraîne le type d'interactions chimiques entre l'eau et la roche que nous observons sur les dorsales océaniques de la Terre.

La planète naine possède également des molécules organiques. L'atmosphère contient environ 0,3% de méthane. Plus important encore, New Horizons a découvert que le rayonnement ultraviolet solaire divisait ces molécules de méthane et produisait divers hydrocarbures simples, notamment l'acétylène, l'éthylène et l'éthane. De la glace au méthane apparaît également à la surface de Pluton, de même qu’un matériau rougeâtre, probablement des particules de brouillard d’hydrocarbures qui se déposent de l’atmosphère. La surface contient donc au moins des molécules organiques qui pourraient constituer la matière première pour la vie. Bien qu'il ne soit pas clair qu'il existe un mécanisme permettant de transporter ces molécules vers un océan possible, des études sur les comètes montrent que l'intérieur des objets du système solaire externe peut également être riche en composants similaires.

La longue fracture nommée Virgil Fossae coupe la surface de Pluton et s'étend même dans le grand cratère d'impact Elliot. La couleur rougeâtre de cette fracture et d'autres fractures représente une glace d'eau claire, ce qui suggère qu'elles se sont formées dans un passé relativement récent.

Cela laisse l’eau liquide comme dernier obstacle à franchir. Comme mentionné précédemment, la décroissance radioactive dans Pluton dégage une quantité de chaleur substantielle, suffisante pour réchauffer et faire fondre la glace plusieurs fois. Avant New Horizons, il était clair qu'un océan liquide sous-marin pouvait exister sous une épaisse coquille de glace. Cependant, rien ne garantissait l'existence d'un tel océan. Après tout, la coquille de glace isolante pourrait connaître une convection lente, tout comme le manteau de silicate de la Terre ou un pot de flocons d'avoine sur le poêle: une coquille de convection dissiperait la chaleur de l'intérieur suffisamment rapidement pour qu'un océan ne se forme jamais. C'est pourquoi la théorie ne suffisait pas à elle seule pour déterminer si Pluton avait un océan. Pour cela, nous avions besoin d'observations d'engins spatiaux.

Un océan sur Pluton?

Trois principaux éléments de preuve indiquent un possible océan souterrain de Pluton. La première provient d'observations de la géologie de surface de la planète naine. Un aspect particulièrement frappant concerne les nombreuses énormes fissures ou fissures qui entaillent la surface. Ces failles, dont certaines traversent d'anciens cratères d'impact, impliquent que Pluton a connu une petite expansion mondiale. Une façon de produire ce gonflement planétaire consiste à recongeler un océan sous-marin. À mesure que l'eau refroidit et redevient glace, le volume de Pluton augmentera et poussera la surface vers l'extérieur. La coque de glace en expansion presserait également l'eau en dessous, la pressurisant. Si la pression devient suffisamment grande, l'eau pourrait jaillir à la surface lors d'éruptions que les scientifiques appellent «cryovolcanisme».

La petite lune de Saturne, Encelade, présente des éruptions cryovolcaniques actives, mais les preuves à Pluton sont beaucoup moins claires. Les deux grandes structures avec des dépressions centrales et d'étranges flancs festonnés pourraient être des cryovolcans, même si toute l'équipe de New Horizons n'en est pas convaincue. Et certaines des grandes fractures présentent des auréoles de couleur et de composition inhabituelles qui pourraient être un signe de matériaux surgis de l'intérieur, même si, encore une fois, tout le monde n'accepte pas cette interprétation. Bien que les preuves géologiques soient ambiguës, les cryovolcans putatifs et les fracturateurs sont tout au moins cohérents avec ce que les scientifiques attendaient d’un océan en cours de regel lent.

Wright Mons (en bas à gauche), large de 90 km (150 km), présente une dépression centrale et des flancs festonnés suggérant qu'il pourrait s'agir d'un cryovolcan.

La deuxième ligne de preuve concerne une caractéristique que Pluton ne possède pas. Certains corps, comme la Terre et le satellite de Saturne, Iapetus, semblent visiblement plus gros que prévu autour de l'équateur. Ces renflements équatoriaux se sont formés plus tôt dans leur histoire lorsque les lunes ont filé beaucoup plus rapidement; plus tard, ces anciens renflements se sont figés sur place. En effet, la Lune et Iapetus ont conservé le souvenir d’un état de rotation plus précoce et plus rapide.

Pluton semblait un candidat probable pour un tel renflement fossile, car il devait avoir considérablement fondu avec le temps en raison de l'influence gravitationnelle de sa grande lune, Charon. Pourtant, New Horizons n’a détecté aucun renflement de ce type. Bien que les scientifiques aient proposé plusieurs explications, un moyen sûr de supprimer un renflement consiste à créer un océan sous-marin: la coque de glace située au-dessus est tout simplement trop faible pour supporter le renflement et s’effondre.

Le cœur du problème?

Le dernier élément de preuve est le plus compliqué, mais aussi le plus intriguant. Cela commence par l’énorme bassin lumineux connu sous le nom de Sputnik Planitia. Cette région semble brillante parce que la glace à l'azote la remplit, alimentée par des glaciers à l'azote qui descendent des hautes terres environnantes.

Un autre fait important concernant Sputnik Planitia est son emplacement. Il se trouve presque directement en face du point de Pluton qui fait constamment face à Charon. (Pluton présente toujours le même visage à Charon et vice-versa.) Si vous pouviez placer une masse supplémentaire, telle qu'une grande montagne, sur la surface de Pluton, la planète se retournerait jusqu'à ce que la montagne atteigne l'emplacement de Spoutnik Planitia. Les scientifiques appellent ce processus une véritable errance polaire, ou TPW.

Une des conséquences de TPW est que la surface de Pluto se déforme en réponse au mouvement de la masse en excès. Ceci, combiné à l'expansion de surface, produit des fractures - et les orientations de fractures observées correspondent assez bien à celles prédites par les modèles informatiques.

L'emplacement de Spoutnik Planitia est donc parfaitement logique s'il représente une zone de masse excessive. Mais comment le bassin pourrait-il atteindre cette masse supplémentaire? Après tout, c'est un trou dans le sol. Cela aide que l'azote solide soit légèrement plus dense que la glace d'eau, donc remplir le bassin d'azote glace aide un peu. Sauf dans le cas de couches d'azote invraisemblablement épaisses, cette contribution seule ne suffit pas. Une explication suggère un amincissement de la coque de glace en dessous. Une coquille plus mince signifie qu'une eau plus dense a remplacé la glace plus légère, provoquant un excès de masse. Cette combinaison de charge d'azote par le haut et d'une couche de glace amincie en dessous peut facilement produire un excès de masse et provoquer un TPW.

La géologie variée et la composition de surface de Pluton suggèrent qu'il pourrait supporter un océan d'eau souterraine. Certains scientifiques pensent que cela pourrait être associé à l’approvisionnement en molécules organiques et en énergie du monde distant.

Bien que cette image puisse sembler plutôt artificielle, nous savons que quelque chose de similaire s'est passé sur notre Lune. Les mesures gravimétriques montrent que beaucoup de ses bassins d’impact remplis de lave représentent des excès de masse, même s’ils sont toujours perforés. Encore une fois, la croûte en dessous a été amincie et le matériau du manteau plus dense a remplacé la croûte plus claire. Les modèles informatiques montrent que l'amincissement de la croûte est exactement ce que vous attendez en réponse à un impact à grande vitesse avec un astéroïde lourd ou un objet de la ceinture de Kuiper. Bien que nous ne sachions pas avec certitude que Sputnik Planitia s'est formé de cette manière, les grands bassins d'impact elliptiques sont courants sur les corps du système solaire. Et si un impact avait créé cette caractéristique, l’amincissement de la croûte aurait été une conséquence inévitable.

Ainsi, New Horizons a fourni trois sources de données indiquant qu'un océan sous-marin pourrait être présent sur Pluton: les fractures de surface et les cryovolcans possibles; l'absence de bulbe équatorial fossile; et l'exigence selon laquelle Sputnik Planitia représente un excès de masse. Aucun de ceux-ci n'est à l'épreuve des balles, mais pris ensemble avec l'attente théorique qu'un océan pourrait être présent, les chances semblent favoriser l'existence d'un tel océan.

Comment pouvons-nous confirmer un océan?

Au cours des deux dernières décennies, les scientifiques ont utilisé plusieurs techniques pour rechercher des océans sous la surface de corps glacés. Malheureusement, aucune des deux meilleures méthodes ne fonctionnera sur Pluton. La première nécessite un champ magnétique de fond important, qui induit des courants dans l'océan salé et électroconducteur d'un corps. Les chercheurs recherchent ensuite un champ magnétique secondaire généré par ces courants. La technique a bien fonctionné sur les lunes de Jupiter, mais il n’ya pas de champ magnétique de fond important à Pluton pour produire un tel signal. L'autre méthode consiste à mesurer la taille des marées d'un corps, car les grandes marées indiquent un intérieur faible, voire liquide. Mais Pluton et Charon présentent toujours les mêmes visages et ne produisent donc aucun signal de marée.

Charon, la plus grande lune de Pluton, est enlacée dans une étreinte gravitationnelle avec la planète naine, et toutes deux gardent toujours le même visage l'une contre l'autre. Sputnik Planitia de Pluto se trouve exactement en face de Charon, faisant allusion à un océan sous-marin sur la planète naine.

Un vaisseau spatial en orbite autour de Pluton serait certainement capable de vérifier si Spoutnik Planitia représente un excès de masse, bien que cela ne prouve pas à lui seul l'existence d'un océan sous-marin. Néanmoins, une analyse plus subtile devrait nous le dire avec certitude. Après tout, l'excès de masse (l'océan) se situe en profondeur et le déficit de masse (le bassin) se trouve à la surface, de sorte que leurs contributions opposées à la gravité ne s'annulent pas complètement. En mesurant la manière dont la gravité modifie la trajectoire orbitale d'un engin spatial, les scientifiques devraient pouvoir vérifier si un océan est présent et en déduire l'épaisseur de la coque de glace.

Alors, à quel point Pluton est-il habitable?

Pluton a un intérieur chaud, des molécules organiques (au moins à sa surface) et très probablement un océan sous la surface. La planète naine remplit donc probablement les conditions de base en matière d'habitabilité. Cela ne veut pas dire que Pluton est un refuge pour la vie, car le degré d'interaction entre l'océan et les couches situées au-dessus et au-dessous peut être réduit. Bien qu'un noyau rocheux fracturé puisse effectivement transférer de la chaleur et peut-être des matières organiques vers un océan au-dessus, nous ne le savons pas. Et si la seule source de matières organiques réside dans la dérive de matière hors de l'atmosphère, la coque doit être en mouvement pour être acheminée vers l'intérieur - et les éléments de preuve disponibles indiquent que la coque est froide et rigide.

Donc, Pluton ne tente pas une cible aussi tentée que Europa ou Enceladus, dont les océans sont recouverts de minces coquilles de glace mobiles. Mais ce pourrait être un habitat plus propice à la vie que les grandes lunes de Titan ou de Ganymède, où une épaisse couche de glace à haute pression bloque le contact direct entre l'océan et les roches en dessous.

Pluto génère suffisamment de chaleur pour maintenir confortablement un océan sous-marin sur des milliards d'années. Les preuves accumulées jusqu'à présent par les scientifiques suggèrent qu'un tel océan est présent - bien qu'il reste très probablement verrouillé sous une coque épaisse et rigide - et qu'il serait détectable par un futur orbiteur. N'oubliez pas non plus que Pluton n'est pas unique: d'autres corps de la ceinture de Kuiper ont des tailles similaires et possèdent très probablement aussi des océans. Ainsi, les parties les plus éloignées de notre système solaire ne sont pas universellement hostiles. Malgré le froid et l'obscurité, Pluton et ses frères peuvent représenter des oasis d'accueil.

Source: http://www.astronomy.com/
Lien: http://www.astronomy.com/magazine/2019/08/lifes-prospects-on-pluto?utm_source=asyfb&utm_medium=social&utm_campaign=asyfb&fbclid=IwAR3p4ml4hQc35YUc_Yty6phIw2Lkjjs_6uaJ---_doxzHZkKhoXAs9bD_as

LE 23.11.2019: Actualité de la météo,de l'astronomie et de la science/ Notre système solaire: royaumes de feu et de glace.

Par dimitri1977

Le 23/11/2019

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Notre système solaire: royaumes de feu et de glace.

Nous commençons votre visite du cosmos avec des géantes du gaz et de la glace, beaucoup de roches et la seule demeure connue pour la vie.

Par Francis Reddy  | Publié: vendredi, 02 août 2019

SUJETS CONNEXES: SYSTÈME SOLAIRE

DSCOVR, un projet conjoint de la NASA, de l’US Air Force et de la National Oceanic and Atmospheric Administration, a pour mission d’observer notre planète Terre en vue de surveiller le vent solaire en temps réel. Des images visuellement étonnantes comme celle-ci, prises à un million de kilomètres de distance, constituent un bonus.

NASA

Une perspective cosmique est toujours un peu énervante. Par exemple, nous occupons le troisième grand rocher d'une étoile naine d'âge mûr que nous appelons le Soleil, qui réside dans le calme et reculé d'une galaxie spirale à barreaux connue sous le nom de Voie lactée, elle-même l'une des milliards de galaxies. Cependant, nous pouvons également nous réjouir de savoir que notre petit bout de l'univers reste exceptionnel en tant que seul endroit où nous savons que la vie existe. Notre système solaire héberge une demeure pour la vie, la Terre, mais dans les décennies à venir, nous en apprendrons peut-être d'autres - peut-être des enclaves biologiques sur Mars ou la lune de Jupiter, Europa. Bien que notre système solaire ne soit probablement pas unique à cet égard, il sera plus difficile de trouver des preuves définitives de la vie sur des mondes en orbite autour d’autres étoiles.

Au total, le système solaire contient environ 4 milliards de milliards de milliards de livres de matériaux, soit environ 1,0013 masses solaires. Le nombre sur le côté gauche de la décimale est la masse du Soleil lui-même, et environ 73 pour cent de ce qui est sur le côté droit est détenu dans la planète géante Jupiter. Le reste comprend tout le reste: la Terre et les autres planètes, les lunes, les planètes naines, les astéroïdes et les comètes de toutes tailles, ainsi que la poussière et les grains de glace. On pourrait décrire correctement notre système planétaire comme étant composé de Jupiter et de débris.

L'étoile qui illumine nos journées, le Soleil, est la source de chaleur et de lumière du système solaire ainsi que sa masse centrale, un ancrage gravitationnel qui maintient tout en place lorsque nous voyageons dans la galaxie. Sa chaleur divise naturellement le système planétaire en deux zones de taille différente: l'une chaude, lumineuse et compacte, l'autre froide, sombre et tentaculaire. Voici comment tout cela va ensemble.

La zone chaude

La lumière met huit minutes, quelques secondes à peine, pour atteindre la Terre depuis la surface du Soleil. La distance moyenne est de 149,6 millions de kilomètres. Nous venons tout juste de commencer notre visite du système solaire, et les chiffres utilisant des unités familières sont déjà encombrants. Les astronomes ont donc conçu l'unité astronomique (UA; voir «Critères du système solaire», p. 26) comme un moyen plus simple d'exprimer les distances à l'échelle des orbites planétaires. La distance moyenne de la Terre au Soleil représente 1 UA.

Le mercure se trouve le plus près du Soleil, à une distance moyenne de 39% de celle de la Terre, mais son orbite excentrique - la plus allongée des huit planètes principales - signifie que ce nombre varie. À sa plus grande distance, appelée aphelion, Mercure se situe à 0,467 UA du Soleil et, à son point le plus proche, appelé périhélie, il n’est qu’à 0,308 UA. Debout sur Mercure à ce moment-là, le Soleil apparaîtrait 3,2 fois plus gros que jamais. Les températures de surface atteignent 400 ° C (800 ° F), suffisamment chaudes pour faire fondre le plomb. Cuite au soleil, frappée par les particules chargées du soleil et ne représentant que 38% du diamètre de la Terre, Mercure ne conserve qu'une atmosphère. Cependant, de plus en plus de preuves suggèrent que, malgré son siège au premier rang dans la zone chaude du système solaire, Mercury possède de la glace.

En 1992, des astronomes de l'observatoire Arecibo à Porto Rico ont fait rebondir leurs radars sur les régions polaires de la planète, révélant des dépôts réfléchissants sur les planchers de quelques cratères où la lumière du jour ne brille jamais. Des décennies auparavant, les astronomes avaient émis l'hypothèse que la glace des comètes et des astéroïdes se brisant sur Mercure pourrait se frayer un chemin vers des «pièges froids» dans des cratères polaires ombrés en permanence. Les données recueillies par la sonde spatiale MESSENGER en orbite de mercure de la NASA en 2012 ont confirmé que ces cratères contenaient des couches riches en hydrogène, compatibles avec la présence de glace d'eau. Un processus similaire semble avoir préservé la glace de subsurface dans les zones polaires de la Lune.

La sonde soviétique Venera 13 détient le record de 2 heures et 7 minutes pour le plus long vaisseau spatial à survivre à la surface de Vénus. Il a renvoyé des images de son environnement ressemblant à du basalte, le vaisseau spatial lui-même étant partiellement visible au bas de l'image.

Bureau d'histoire de la NASA

Vénus, planète voisine de 95% de la taille de la Terre, se marie bien avec des propriétés telles que la masse, la densité, la gravité et la composition. Pourtant, avec une température de surface moyenne de 462 ° C (864 ° F) jour et nuit, Vénus reste plus chaude que le jour de Mercure, même si sa distance est de 0,72 UA. La raison en est l’atmosphère dense de la planète, composée presque entièrement de dioxyde de carbone piégeant la chaleur. La pression de surface de l'atmosphère est environ 92 fois supérieure à la pression exercée au niveau de la mer au niveau de la mer, ce que nous ressentirions à une profondeur de 1 000 mètres (3 000 pieds) sous l'océan. Sans surprise, aucun vaisseau spatial qui atterrit sur notre voisin intérieur n'a continué à émettre pendant plus de deux heures.

La cartographie radar de Vénus depuis la Terre et depuis un vaisseau spatial en orbite montre un monde de géographie fascinante. C'est la seule autre planète du système solaire à héberger des volcans actifs. En 2015, des scientifiques étudiant l'imagerie thermique réalisée par l'orbiteur Venus Express de l'Agence spatiale européenne (ESA) ont signalé des points chauds à 830 ° C (1 530 ° F) le long de la zone de rift Ganiki Chasma de la planète, un type de caractéristique associé au volcanisme terrestre. Les chercheurs ont observé des épisodes où la température de ces taches augmentait brusquement puis se refroidissait, suggérant des éruptions en cours.

Goldilocks zone

La prochaine étape est la Terre, mon chez-nous et la seule planète du système solaire où l’eau liquide existe librement à la surface. À notre connaissance, la présence d'eau est une nécessité pour la vie. Les astronomes élargissent ce concept pour définir la «zone habitable» d'une étoile - une gamme de distances orbitales où de l'eau liquide pourrait éventuellement exister - afin d'identifier les exoplanètes susceptibles de soutenir la vie telle que nous l'entendons. Bien que nous puissions contester la définition - il existe peut-être une biologie qui utilise des solvants autres que l'eau ou la vie peut se développer entièrement sous la surface - c'est un point de départ. Pour le système solaire, les valeurs conservatrices placent la zone habitable entre 0,99 et 1,69 UA. Des valeurs plus optimistes l'étendent dans les deux sens, de 0,75 à 1,84 UA. De toute façon, la zone exclut Vénus desséchée, mais comprend Mars,

Située à environ 1,5 UA, Mars est depuis longtemps considérée comme le meilleur moyen de retrouver la vie dans le système solaire. Mais avec la moitié de la surface de la Terre et seulement 38% de sa gravité de surface, la planète rouge était paralysée dans sa capacité à conserver l’épaisse atmosphère nécessaire au maintien des eaux de surface. Au cours de son premier milliard d'années, les couches supérieures de l'atmosphère ont lentement saigné dans l'espace et des impacts d'astéroïdes occasionnels ont chassé de grandes masses d'air martien. Une fois que l'atmosphère était suffisamment mince, Mars se refroidissait et ses eaux se glaçaient dans les glaciers et les calottes glaciaires que nous voyons maintenant. Aujourd'hui, la pression atmosphérique moyenne est de 0,6% au niveau de la mer.

Les bases des mesas dans Deuteronilus Mensae sur Mars présentent des textures étranges. Les astronomes pensent qu'ils auraient pu se former à la suite de la fonte rapide de la glace qui se cache sous la poussière et les roches recouvrant actuellement les traits.

ESA / DLR / FU Berlin (G. Neukum)

Près du pôle hivernal, les températures atteignent –125 ° F (–125 ° F) - si froides qu’environ 30 pour cent de l’atmosphère de dioxyde de carbone recouvre la surface d’un placage de neige carbonique. Alors que seul le pôle sud contient une composante de glace sèche permanente, la glace d’eau réside dans les deux pôles sous la forme de dépôts polaires qui, grâce à une vaste cartographie spatiale, fournissent un inventaire minimal du contenu en glace de la planète. Si elles étaient fondues, l'eau contenue dans ces dépôts recouvrirait une surface lisse idéalisée de Mars dans une couche de liquide de 21 mètres de profondeur. Selon des études récentes, la planète aurait hébergé une mer contenant plus d'eau que l'océan Arctique il y a environ 4,3 milliards d'années. Cela aurait formé une couche d'eau globale au moins 6,5 fois plus profonde que ne pourraient en fournir les dépôts polaires actuels.

Mars peut encore avoir sa journée au soleil. La luminosité de notre étoile augmente progressivement, ce qui pousse la zone habitable vers l'extérieur. Dans environ un milliard d’années, la zone habitable laissera la Terre griller en dehors de son bord intérieur. Mais la planète rouge va connaître une période plus tempérée de quelques milliards d’années à mesure que le Soleil passera à la phase géante rouge. Pour Mars, l’été arrive - bien qu’une grande partie de son eau ait été perdue dans l’espace au fil des ans, elle ne deviendra peut-être pas beaucoup plus hospitalière.

Les rochers

Vient ensuite la ceinture d’astéroïdes qui, avec la ceinture de Kuiper au-delà de Neptune, est un vestige du disque de débris rocheux et glacés qui a donné naissance à notre système planétaire. Contrairement aux idées d'Hollywood, la ceinture d'astéroïdes est principalement spatiale. La ceinture principale totalise moins de 5% de la masse de la Lune terrestre, et environ un tiers de celle-ci est contenu dans Cérès, le plus grand objet et la seule planète naine de la ceinture d'astéroïdes. Ajoutez à cela Vesta, Pallas et Hygiea, les trois autres plus gros astéroïdes, et la moitié de la masse de la ceinture est prise en compte.

Le disque autour de l'étoile Beta Pictoris est similaire à notre propre ceinture de Kuiper, riche en poussière et débris laissés par la naissance du système solaire.

NASA / ESA / D. Golimowski et H. Ford (JHU) / D. Ardila (IPAC) / J. Krist (JPL) / M. Clampine (GSFC) / G. Illingworth (UCO / Lick) / Équipe scientifique ACS

La ceinture principale commence à 2,06 UA, où les objets font quatre orbites autour du Soleil en l'espace de temps qu'il faut à Jupiter pour en créer une. Les astronomes appellent cela une résonance orbitale 4: 1. Chaque fois que la période orbitale d'un astéroïde correspond à une fraction entière de la période orbitale de Jupiter, la planète géante déstabilise facilement le minuscule rocher, rapidement - sur des échelles de temps astronomiques - le dégageant de son orbite d'origine. La résonance 2: 1 - deux fois pour chaque orbite de Jupiter - marque le bord éloigné de la ceinture principale, située à 3,27 UA. Alors que la ceinture principale représente la plus grande densité d’astéroïdes, beaucoup suivent les orbites qui s’écartent à l’extérieur grâce au travail de Jupiter. Au cours de la dernière décennie, une douzaine d'astéroïdes ont retenu l'attention des astronomes pour leur activité particulière (voir «Astéroïdes actifs» ci-dessus), ce qui montre que nous avons encore beaucoup à apprendre sur la «ceinture rocheuse» du système solaire.

Au-delà du mur

Lorsque les comètes se dirigent vers le Soleil sur les jambes entrantes de leur orbite allongée, les astronomes commencent généralement à constater une activité accrue à mesure qu’ils s’approche dans les 3 UA. C’est à cette distance que la glace d’eau exposée commence rapidement à se sublimer, se transformant directement en gaz et alimentant des jets projetant la poussière réfléchissant la lumière du soleil dans l’espace. Cela semble être un endroit comme un autre pour tracer la ligne de démarcation entre la chaleur intérieure et le froid extérieur du système solaire.

L'observatoire de la dynamique solaire de la NASA a capturé le 5 juin 2012 le transit de Vénus plus de 250 ans après la première tentative des astronomes d'utiliser ce transit pour mesurer l'échelle de distance absolue du système solaire.

NASA / GSFC / SDO

À partir de là, les planètes sont des mondes gigantesques de masse, de densité et de composition chimique bien différentes de celles de leurs frères et sœurs plus proches du Soleil, où les températures plus clémentes ont permis de faire disparaître des substances plus volatiles. Là où les planètes intérieures sont construites en roche et en métal, les géantes extérieures sont des mondes gigantesques composés principalement d'hydrogène, l'élément le plus léger. Jupiter, le marionnettiste de la ceinture d'astéroïdes et la plus grande planète de la suite du Soleil, orbite à une distance de 5,2 UA. Il contient 318 fois la masse de la Terre et 11 fois sa largeur. Saturne, pas tout à fait deux fois plus éloignée à 9,6 UA, porte 95 fois la masse de la Terre et 9,5 fois plus large.

L'hydrogène représente plus de 90% du volume des deux planètes. Les deux planètes dégagent également plus de chaleur qu'elles n'en reçoivent du Soleil alors qu'elles continuent leur contraction gravitationnelle et leur refroidissement des milliards d'années après leur formation. Leurs atmosphères sont essentiellement sans fond, passant de la forme gazeuse à la forme liquide de l'hydrogène, même conductrice de l'électricité, avec une profondeur croissante. Selon les détails de leur formation, il peut y avoir ou non un noyau solide de la taille de la Terre. L'orbiteur Juno de la NASA, qui doit arriver à Jupiter en juillet 2016, mesurera le champ de gravitation de la planète avec suffisamment de précision pour déterminer si un noyau existe.

Une paire de géants légèrement différents se trouve plus loin. Uranus, situé à 19 UA, et Neptune, à 30 UA, ont des atmosphères d'hydrogène plus petites qui représentent moins de 20% de leurs masses, soit 15 et 17 fois celles de la Terre, respectivement. Au lieu de cela, les éléments les plus lourds dominent leur masse, le carbone, l'oxygène, l'azote et le soufre étant probablement des candidats. Parce que les scientifiques pensent que les planètes ont incorporé ces produits chimiques lors de l'accumulation de débris gelés, Uranus et Neptune sont parfois appelés «géants de la glace». Les deux planètes ont une surface environ quatre fois plus grande que la Terre.

Des comètes comme 67P / Churyumov-Gerasimenko, qui font maintenant l’objet d’une enquête minutieuse de la part du satellite Rosetta de l’Agence spatiale européenne, pourraient être entraînées dans leur orbite extrême après un coup de pouce gravitationnel de Jupiter ou d’une autre grande planète.

ESA / Rosetta / NAVCAM

Glaçage sur

La ceinture de Kuiper est une région en forme de beignet située entre 30 et 50 UA du Soleil, et Neptune joue un rôle clé dans sa formation. En fait, les astronomes pensent que la plus grande lune de Neptune, Triton, pourrait être un objet de la ceinture de Kuiper capturé (KBO). Comme sa contrepartie rocheuse entre Mars et Jupiter, la ceinture de Kuiper est un faible écho du vaste disque de débris du Soleil, la zone de construction de notre système planétaire. Dans cette région, les orbites dans les résonances favorables peuvent protéger les KBO des rencontres perturbatrices avec Neptune. Pluto, à 39 UA, est la plus brillante des familles KBO enfermée dans une résonance de 2: 3, réalisant deux orbites pour trois voyages effectués par Neptune autour du Soleil; les groupes stables occupent également d'autres résonances. Les KBO dans les résonances défavorables sont balayés de la ceinture, dispersés par Neptune vers l'intérieur et l'extérieur vers des orbites plus inclinées et allongées.

Maintenant que le survol de Pluton est terminé, les scientifiques espèrent que la sonde New Horizons de la NASA sera en mesure de fournir des informations détaillées sur d’autres KBO lorsqu’il se dirige à travers la ceinture et sort du système solaire. Le vaisseau spatial Voyager 1 de la NASA, actuellement sorti à 132 UA, l'a déjà fait dans un sens. Il a quitté l'héliosphère, la bulle magnétique formée par le flux de particules chargées émises par le Soleil, et la plupart des particules maintenant détectées par l'engin spatial lui ont été transmises depuis l'espace interstellaire. Depuis l’emplacement de Voyager 1, le Soleil est un point brillant environ 24 fois plus lumineux qu’une Pleine Lune vue de la Terre. Néanmoins, la sonde mettra des millénaires à traverser le plus gros composant structurel du système solaire.

C'est le nuage d'Oort, où peut-être un billion de comètes gravitent au hasard dans une coquille sphérique centrée sur le Soleil. Elle s'étend de 5 000 à 100 000 UA, ce qui représente 1,6 années-lumière, soit environ 40% du chemin menant à Proxima Centauri, l’étoile la plus proche. Les astronomes pensent que le nuage d'Oort s'est formé au début de l'histoire du système solaire, lorsque des objets glacés beaucoup plus proches du Soleil ont été projetés vers l'extérieur par des interactions gravitationnelles avec les planètes. Ils peuvent maintenant prendre jusqu'à 30 millions d'années pour mener à bien une orbite. Le Soleil saisit si faiblement ces comètes que d'autres forces, telles que le champ gravitationnel global de la distribution de masse irrégulière de la galaxie (connue sous le nom de marée galactique), les étoiles qui passent et les nuages moléculaires massifs les affectent fortement. En fin de compte, ces remorqueurs gravitationnels peuvent modifier le trajet d’une comète afin qu’elle commence sa longue chute vers le Soleil pour la première fois depuis son expulsion. Ces nouvelles comètes «dynamiques» empruntent des chemins extrêmement allongés et orientés de manière aléatoire. Les interactions gravitationnelles avec les planètes peuvent les détourner vers des orbites plus courtes, et les astronomes pensent que la célèbre comète de Halley en est un exemple.

Aux limites du nuage, les comètes s'échappent facilement dans l'espace interstellaire par les mêmes remorqueurs qui les poussent vers le soleil. Les comètes de notre système solaire ont peut-être déjà couru autour d'une autre étoile. Pourrions-nous un jour voir une comète d'un extraterrestre Oort Cloud, le royaume de glace d'une autre étoile? À la connaissance des astronomes, cela ne s'est pas encore produit, mais c'est tout à fait possible.

Source: http://www.astronomy.com/
Lien: http://www.astronomy.com/magazine/2019/08/our-solar-system-realms-of-fire-and-ice?utm_source=asyfb&utm_medium=social&utm_campaign=asyfb&fbclid=IwAR1WoTmX4dfIbO9hQSp3wq9JFqcRn3w8WOn4H4KZkn2Dj9KtLbaAdmyRslk