Diapositive 1

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LA FORMATION DU SYSTEME SOLAIRE
Du Big Bang aux météorites
Céline Blitz
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INTRODUCTION LE BIG BANG LA CHIMIE DU MILIEU
STELLAIRE ET INTERSTELLAIRE LA NEBULEUSE
PROTOSOLAIRE LA NEBULEUSE PROTOPLANETAIRE
FORMATION DU SYSTEME SOLAIRE CONCLUSION QUELS
SONT LES CORPS QUI NONT PAS SERVIS ?
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INTRODUCTION LE BIG BANG
On suppose que tout a commencé par une explosion
initiale il y a 15 milliards dannées, car on
peut par exemple observer que les galaxies
séloignent les une des autres ? UNIVERS EN
EXPANSION
4
10-43 s
?
5

• Lunivers (étoiles, planètes, galaxies) est
  constitué denviron
• 75 dHYDROGENE
• 25 dHELIUM
• Car ce sont les éléments formés au Big Bang

Formation des galaxies, étoiles, systèmes
planétaires,
Formation des atomes D Hydrogène (75) et
dhélium (25)
(et cest confirmé par les études des objets
stellaires )
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LA CHIMIE DU MILIEU STELLAIRE ET INTERSTELLAIRE
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La chimie du milieu stellaire et interstellaire
PROBLEME Dans le Système Solaire, on trouve une
plus grande variété déléments.
On ne trouve pas que de lhydrogène et de
lhélium dans le Soleil, mais aussi calcium,
fer, sodium, et bien dautres éléments
Exemple le Soleil
SPECTRE
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La chimie du milieu stellaire et interstellaire

• Lunivers (étoiles, planètes, galaxies) est
  constitué denviron
• 75 dHYDROGENE
• 25 dHELIUM

PROBLEME Dans le Système Solaire, on trouve une
plus grande variété déléments.
Exemple la Terre
Sur Terre On trouve principalement du
silicium, de loxygène, et dautres éléments tels
que Fe, Mg, K, Ca
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La chimie du milieu stellaire et interstellaire
PROBLEME Dans le Système Solaire, on trouve une
plus grande variété déléments.
Exemple les autres planètes
Planètes rocheuses Si, Mg, Ca, O, Fe, Ni,
Sur les autres planètes On trouve aussi une
très grande variété déléments
Sur Terre On trouve principalement de la
silice, de loxygène, et dautres éléments tels
que O, Fe, Mg, K, Ca
Planètes gazeuses H, He, C, N,
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La chimie du milieu stellaire et interstellaire
?
Doù viennent tous ces éléments différents de
lhydrogène et lhélium?
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La chimie du milieu stellaire et interstellaire
Mort des étoiles gt 6 Masses solaires
Ce sont les supernovae qui enrichissent le
milieu interstellaire en éléments lourds (par la
violente expulsion des couches superficielles de
létoile)
Noyau He ? ..? Fe
Fer ? ..? Uranium
H ? He
Géante rouge
SUPERNOVA
Tableau périodique des éléments
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La chimie du milieu stellaire et interstellaire
Mort des étoiles recyclage de la matière
Naissance dune nouvelle étoile à partir dune
nébuleuse enrichie en divers éléments lourds
Notre Soleil est une étoile de (au moins) 2ème
génération car il a été formé par des éléments
préalablement synthétisé par une autre étoile
supernova. On est tous des poussières
détoiles (Hubert Reeves)
SUPERNOVA
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LA NEBULEUSE PROTOSOLAIRE
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la nébuleuse protosolaire
Il y a 4,5 milliards dannées
Gaz poussières
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la nébuleuse protosolaire
Le reste de la matière va servir à former les
planètes et autres corps (astéroïdes, comètes)
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LA NEBULEUSE PROTOPLANETAIRE FORMATION DU
SYSTEME SOLAIRE EN 30 MILLIONS DANNEES
1 - LA CONDENSATION HAUTE TEMPERATURE DES
CHONDRES
2 - LA CONDENSATION ET ACCRETION DES CHONDRITES
3 FORMATION DES PLANETESIMAUX PAR ACCRETION
4 FORMATION DES PLANETES LACCRETION CONTINUE
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la nébuleuse protoplanétaire formation du
Système Solaire
1 - LA CONDENSATION HAUTE TEMPERATURE DES CAIs
Changement détat de la matière Gaz ? solide
Les plus vieux éléments du Système Solaire
4.5672 x 109 ans
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la nébuleuse protoplanétaire formation du
Système Solaire
2 - LA CONDENSATION HAUTE TEMPERATURE DES
CHONDRES
?
CHONDRES gouttelettes de liquide magmatique
refroidies rapidement. Forme sphérique
impesanteur Composition olivine, pyroxène, et
fer métallique
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la nébuleuse protoplanétaire formation du
Système Solaire
2 - LA CONDENSATION HAUTE TEMPERATURE DES
CHONDRES
20
la nébuleuse protoplanétaire formation du
Système Solaire
2 - LA CONDENSATION HAUTE TEMPERATURE DES
CHONDRES
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la nébuleuse protoplanétaire formation du
Système Solaire
2 - LA CONDENSATION HAUTE TEMPERATURE DES
CHONDRES
Experience de labo pour reproduire un chondre
il faut T gt T condensation nébuleuse
et refroidissement rapide (qq heures)
CONDENSATION DES CHONDRES - réchauffement dû à
la friction sous le passage dune onde de choc -
réchauffement par absorption du
rayonnement électromagnétique solaire
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la nébuleuse protoplanétaire formation du
Système Solaire
3 CONDENSATION ET ACCRETION DES CHONDRES
2000gt
1000gt
-100 gt
Cest la température qui stratifie chimiquement
le Système Solaire
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la nébuleuse protoplanétaire formation du
Système Solaire
3 CONDENSATION ET ACCRETION DES CHONDRES
2000gt
1000gt
ACCRETION Constitution et accroissement dun
corps par agglomération de matière (dépendance
à la gravitation)
-100 gt
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la nébuleuse protoplanétaire formation du
Système Solaire
3 CONDENSATION ET ACCRETION DES CHONDRES
Chondrite il y a des chondres dedans, des CAIs
et une matrice
2000gt
1000gt
-100 gt
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la nébuleuse protoplanétaire formation du
Système Solaire
3 CONDENSATION ET ACCRETION DES CHONDRES
CHONDRITES A ENSTATITE formées dans le
Système Solaire interne (entre Mercure et Mars)
2000

• Elles sont composé de 60 à 80 en volume du
  minéral enstatite (MgSiO3)
• riches en métal
• Oxydes de Ca, Al, Fe, Ni, enstatite
• - 1.7 des chutes de météorites

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la nébuleuse protoplanétaire formation du
Système Solaire
3 CONDENSATION ET ACCRETION DES CHONDRES
1000
CHONDRITES ORDINAIRES formée vers la Ceinture
dastéroïdes
- Silicates - Oxydes métalliques -
Troïlite (FeS) - Pas bcp de Ca, Al, Ti - 80
des chutes de météorites
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la nébuleuse protoplanétaire formation du
Système Solaire
3 CONDENSATION ET ACCRETION DES CHONDRES
-100
CHONDRITES CARBONEES

• Sombres
• Eau, élément volatiles
• minéraux hydratés
• carbone sous forme de substance organique
  (acides aminés)
• 5 des chutes de météorites

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la nébuleuse protoplanétaire formation du
Système Solaire
4 FORMATION DES PLANETESIMAUX PAR ACCRETION /
DIFFERENCIATION
Chondrite enstatite
Oxydes de Ca, et dAl Fe, Ni, enstatite
Astéroïdes carbonés
2000gt
Chondrite ordinaire
Silicates Oxydes métalliques
1000gt
Chondrite carbonée
ASTEROIDES type Carbonés
Glace Carbone Grains de méthane
-100 gt
Glaces
COMETES
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la nébuleuse protoplanétaire formation du
Système Solaire
4 FORMATION DES PLANETESIMAUX PAR ACCRETION /
DIFFERENCIATION

• PLANETESIMAL
• Embryon de planète
• Corps différencié, sphérique
• taille minimale 5 km

LACCRETION (gravitationelle)
Les éléments radioactifs présents naturellement
dans lastéroïde et la chaleur des chocs de
laccrétion vont le chauffer et le faire fondre
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la nébuleuse protoplanétaire formation du
Système Solaire
4 FORMATION DES PLANETESIMAUX PAR ACCRETION /
DIFFERENCIATION
As
Chaleur (accrétion radioactivité)
Gros astéroïde
PLANETESIMAL
ACHONDRITIQUE HETEROGENE
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la nébuleuse protoplanétaire formation du
Système Solaire
4 FORMATION DES PLANETESIMAUX PAR ACCRETION /
DIFFERENCIATION
Activité volcanique possible (ex Vesta)
PLANETESIMAL
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la nébuleuse protoplanétaire formation du
Système Solaire
4 FORMATION DES PLANETESIMAUX PAR ACCRETION /
DIFFERENCIATION
Matériel CHONDRITIQUE
Pas de différenciation subie, le matériel est
resté tel quil était à la formation du Système
Solaire
? METEORITES PRIMITIVES
Matériel ACHONDRITIQUE
Différenciation subie, le matériel nest plus
primitif, il a été transformé
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la nébuleuse protoplanétaire formation du
Système Solaire
Météorites ACHONDRITES (différenciées, non
primitives)
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la nébuleuse protoplanétaire formation du
Système Solaire
4 FORMATION DES PLANETESIMAUX PAR ACCRETION /
DIFFERENCIATION
Matériel CHONDRITIQUE
Intérêt scientifique on étudie les origine du
Système Solaire
Matériel ACHONDRITIQUE
Intérêt scientifique on étudie des roches
semblables à lintérieur terrestre (manteau,
couche D, noyau) qui sont inaccessibles sur
Terre.
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la nébuleuse protoplanétaire formation du
Système Solaire
4 FORMATION DES PLANETESIMAUX PAR ACCRETION /
DIFFERENCIATION
Chondrite enstatite
Astéroïdes carbonés
Oxydes de Ca, et dAl Fe, Ni, enstatite
2000gt
Chondrite ordinaire
Silicates Oxydes métalliques
1000gt
Chondrite carbonée
ASTEROIDES type Carbonés
Glace Carbone Grains de méthane
-100 gt
Glaces
COMETES
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la nébuleuse protoplanétaire formation du
Système Solaire
4 FORMATION DES PLANETESIMAUX PAR ACCRETION /
DIFFERENCIATION
Accrétion des astéroïdes
Corps de plus en plus gros
Différenciation
PLANETESIMAUX
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la nébuleuse protoplanétaire formation du
Système Solaire
5 FORMATION DES PLANETES LACCRETION
CONTINUE
Les planétésimaux continuent à attirer les autres
corps et à subir des collisions pour former les
planètes rocheuses Les plus gros planétésimaux
sont ceux qui grossissent le plus vite car ils
ont une plus forte GRAVITATION
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la nébuleuse protoplanétaire formation du
Système Solaire
5 FORMATION DES PLANETES LACCRETION
CONTINUE
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la nébuleuse protoplanétaire formation du
Système Solaire
5 FORMATION DES PLANETES LACCRETION
CONTINUE
Astéroïdes carbonés
Astéroïdes carbonés
40
CONCLUSION QUELS SONT LES CORPS QUI NONT PAS
SERVIS ? (et quon retrouve aujourdhui )
41
CONCLUSION LES OBJETS QUI NONT PAS SERVIS
LES COMETES
Comètes du nuage dOort et de la Ceinture de
Kuiper
42
CONCLUSION LES OBJETS QUI NONT PAS SERVIS
LES ASTEROIDES formation de la Ceinture
dastéroïdes
LOI DE TITIUS BODE
Ex Mercure ? n 0 Vénus ? n1 Que
se passe-t-il pour n4 ?
43
CONCLUSION LES OBJETS QUI NONT PAS SERVIS
LES ASTEROIDES formation de la Ceinture
dastéroïdes
Pourquoi la Ceinture dAstéroïdes?
Loi de Titius Bode Il devrait y avoir une
planète au niveau de la Ceinture dAstéroïdes
(n4)
Planète disloquée ou Planète non formée?
Collision dans le Système Solaire, P. Bendjoya
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CONCLUSION LES OBJETS QUI NONT PAS SERVIS
LES ASTEROIDES formation de la Ceinture
dastéroïdes
Pourquoi la Ceinture dAstéroïdes?
Hypothèse  Planète disloquée 
Les fragments devraient alors avoir des orbites
voisines
Les astéroïdes de la Ceinture ont des orbites
très diverses.
Collision dans le Système Solaire, P. Bendjoya
45
CONCLUSION LES OBJETS QUI NONT PAS SERVIS
LES ASTEROIDES formation de la Ceinture
dastéroïdes
Pourquoi la Ceinture dAstéroïdes?
Hypothèse  Planète non formée 
Les astéroïdes auraient une variation dans leur
composition chimique les plus réfractaires près
du Soleil, les plus volatiles, loin du Soleil.
Collision dans le Système Solaire, P. Bendjoya
46
CONCLUSION LES OBJETS QUI NONT PAS SERVIS
LES ASTEROIDES formation de la Ceinture
dastéroïdes
Pourquoi la Ceinture dAstéroïdes?
Hypothèse  Planète non formée 
La Ceinture dastéroïde est bien une planète non
formée à cause de Jupiter
Les astéroïdes ont gardé leurs emplacements
initiaux dans la Ceinture
Collision dans le Système Solaire, P. Bendjoya
47
CONCLUSION LES OBJETS QUI NONT PAS SERVIS
LES ASTEROIDES formation de la Ceinture
dastéroïdes
Distribution des
Lacunes de Kirkwood
Collision dans le Système Solaire, P. Bendjoya
48
MERCI DE VOTRE ATTENTION !!
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LA FORMATION DU SYSTEME SOLAIRE
La Nébuleuse protoplanétaire CONDENSATION LIEE A
26Al
CONDENSATION Phénomène physique de changement
détat de la matière qui passe dun état dilué à
un état condensé ? Dépendance à la température
Calcium Aluminium rich Inclusion (CAI) ? plus
vieux éléments du Système Solaire 4.5672 x 109
ans
Nébuleuse riche en 26Al qui se désintègre en
26Mg ? CHALEUR
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LA FORMATION DU SYSTEME SOLAIRE
La Nébuleuse protoplanétaire CONDENSATION
Chondres gouttelettes de liquide magmatique
(chauffées par 26Al) Olivine-Pyroxène fer
metallique
Chondre non porphirique cristallisation rapide
dun liquide silicaté (ou ferro-silicaté) qui se
refroidit en quelques minutes à quelques h (20
chondres)
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LA FORMATION DU SYSTEME SOLAIRE
La Nébuleuse protoplanétaire CONDENSATION
CONDENSATION Phénomène physique de changement
détat de la matière qui passe dun état dilué à
un état condensé ? Dépendance à la température
Calcium Aluminium rich Inclusion (CAI) ? plus
vieux éléments du Système Solaire 4.5672 x 109
ans
Nébuleuse riche en 26Al qui se désintègre en
26Mg ? CHALEUR
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LES LOIS DE KEPLER
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LES ORBITES DES PLANETES LES LOIS DE KEPLER
1/ Les planètes décrivent des orbites en forme
d'ellipses dont le Soleil occupe un des foyers
CERCLE ellipse dont les foyers sont confondus
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LES ORBITES DES PLANETES LES LOIS DE KEPLER
1/ Les planètes décrivent des orbites en forme
d'ellipses dont le Soleil occupe un des foyers
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LES ORBITES DES PLANETES LES LOIS DE KEPLER
2/ La trajectoire dune planète balaie des aires
égales en des temps égaux.
Une planète se déplace plus rapidement
lorsqu'elle est près du Soleil que lorsqu'elle en
est éloignée
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LES ORBITES DES PLANETES LES LOIS DE KEPLER
3/ Le carré de la période de révolution est
proportionnel au cube de la distance au Soleil
T? période de révolution G? cste universelle de
la gravitation a ? demi grand axe M ?masse du
corps central
T2 a3 (4p2/GM)