Formation de la Terre magmatique par accrétion

Publié le par TPE

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Formation de la Terre magmatique par accrétion


Modélisation d'un disque d'accrétion


La nébuleuse protoplanètaire condensée :

La nébuleuse primitive se refroidit lentement, prenant la forme d'un disque.

Les éléments silicatés [constitués de silicium (famille des carbones), les silicates composent a 90% l'écorce terrestre ], carbonés ou contenant du fer se condensent à haute température : au voisinage de l’étoile.

Les éléments volatiles se condensent en glace respectives (et non glace H2O) donc plus loin de l’étoile centrale : exemple du méthane qui glace à -250°C.

 

 

Très tôt dans son histoire, le disque protoplanétaire est chimiquement stratifié :

Loin du Soleil, le disque est froid et des glaces d’eau, de méthane, d’ammoniac et d’oxyde de carbone apparaissent.

Prés du Soleil, la température étant beaucoup plus élevée, des éléments réfractaires sont apparus tels que l’alumine, certains composés du calcium, du magnésium et des oxydes métalliques.

 

Les chercheurs pensent en effet que la nébuleuse protoplanètaire produisit rapidement une température de 1000 à 1500k, en particulier dans la région des astéroïdes à 2.5 UA. Car en fonction de la température nous savons que des réactions chimiques spécifiques se produisent et expliquent le paysage diversifié du système solaire. 

 

Nous savons que c’est vers 2300k (2000°C) qu’apparaissent le calcium, l’aluminium, le magnésium et le titane. A 1300k (1000°C )subsistent les silicates et les oxydes métalliques. Vers 300k (0°C) l’eau devient glace entraînant une chute globale de la pression et vers 50k (-250°C) le méthane se glace.

 

Les éléments de la nébuleuse entourant le jeune soleil subissent divers changements d'états et de forme...


Cette distribution est confortée par la théorie de l’accrétion qui explique par ailleurs bien l’existence  de deux types de planètes : les planètes telluriques proches du Soleil et les planètes gazeuses, plus éloignées.

Ces différentes strates sont evidemment en accord avec la composition des neuf planètes du système solaire actuel

 

 

L'accrétion :

Puis vient l'accrétion qui elle, se fait en deux temps, avec d'abord «  collage  » des poussières entre elles sous l'effet des forces de surface, puis, lorsque le rayon de cette formation devient égal au rayon de capture gravitationnelle, croissance de la planète par accrétion.

 

L’accrétion est un terme souvent utilisé en astronomie et qui désigne le principe de capture de matière par un astre sous l’effet de la gravitation, selon la relation suivante :

 

 
 

 

Force exercée par astre 1/astre 2 = Force exercée par astre 2/astre 1 =


 
 

G (6,67x10-11) x masse astre 1 (Kg) x masse astre 2 (Kg)
_______________________________________

 
 

(Distance séparant les deux astres en  m)²

Cette interaction gravitationnelle est constatée dans beaucoup de domaines en astronomie : trous noirs, étoiles en formation mais aussi et c'est le cas qui nous intéresse, dans le processus de formation des planètes. Les forces de l'accrétion permettent aux corps les plus petits de se faire attirer par les plus gros et ce sans exceptions.

Nous retrouvons aussi cette loi dans la vie de tout les jours car c'est elle qui est à l'origine de la célèbre formule P = mg ,où le poids du corps P s'exprime en N ; m, la masse s'exprime en Kg  et ou l'intensité de la pesanteur g = 9,81 N.Kg-¹ (sur Terre ; et varie avec l’altitude)


 

 

 

 Document vidéo : Accrétion http://www.astrosurf.com/lombry/Sciences/world-collide.wmv


 

Les chocs engendrés par l'accrétion on pour résultat la formation d'une Terre de forme inégale. On peut le constater aujourd'hui en simulant l’inexistence des océans :

 



 

La formation de la Terre prend tout son sens en 2 étapes :

 La formation de cette jeune planète terrulique comprend d’une part la condensation des éléments, d'autre part,  la réunion de ceux-ci en petits corps que l'on appelle souvent les planétésimales. La réunion des poussières a probablement été très rapide (de 10 000 à 100 000  ans). La formation de la première génération de corps planétaires par agglutination puis capture gravitationnelle (accrétion) a dû être très rapide également (100 000  ans) au voisinage de la Terre. Le temps maximal entre la condensation et l'accrétion est de l’ordre de 2,1  millions d'années. L'existence de météorites faites de conglomérats cristallins (les brèchites) suggère que les corps planétaires de première génération se sont brisés par collision et que les fragments ont été ensuite capturés.

 

Simulation de l'évolution de l'accrétion, permettant à des corps de taille pouvant aller jusqu'à quelques millimètres de devenir les planétésimaux de plusieurs km de diamètres, futures briques de notre système solaire.

 

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