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Toutes les planètes ont-elles un noyau en fusion ?

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Comme nous le savons, selon Wikipédia sur Le noyau interne de la Terre:

Le noyau interne de la Terre est la partie la plus interne de la Terre et, selon les études sismologiques, il s'agit principalement d'une boule solide d'un rayon d'environ 1220 kilomètres, ou 760 miles (environ 70% du rayon de la Lune). On pense qu'il se compose principalement d'un alliage fer-nickel et qu'il a à peu près la même température que la surface du Soleil : environ 5 700 K (5 400 °C).

Maintenant, la question est, toutes les planètes ont-elles des noyaux internes en fusion ?


La réponse courte est non. Prenez Mercure par exemple dans cette comparaison du noyau de Mercure de la Terre. On pense que le mercure a un noyau externe liquide et un noyau interne solide. On pense que les géantes gazeuses comme Jupiter ont un noyau rocheux relativement petit, mais le mouvement convectif dans l'hydrogène métallique est ce qui leur donne les champs magnétiques puissants.

Voir aussi : Le noyau de Mercure est-il liquide ? pour en savoir plus sur le noyau de Mercure.


Une grande partie des données dont nous disposons sur la structure interne de la Terre proviennent de la sismologie - l'étude des ondes sismiques traversant le sol. Cela nécessite des capteurs placés à différents points de la planète pour capter les vagues et déduire les structures qu'elles ont traversées. Je ne me suis pas penché là-dessus, mais je pense que ce serait très difficile à faire sur d'autres planètes en termes d'y avoir beaucoup de capteurs et de les positionner correctement, alors peut-être que nous ne savons tout simplement pas ce genre de chose sur les autres planètes encore!


Cela dépend de ce que vous appelez "planète". Par exemple, par rapport à la Terre, la Terre et la Lune forment un « système planétaire binaire ». Et la lune n'a pas de noyau en fusion. Aussi, vous avez dit intérieur. Le noyau interne de la Terre (et de nombreuses autres planètes) est solide à cause de (ce que je pense être la pression). Enfin, si c'est le noyau externe que vous vouliez dire, et que vous ne comptiez pas la lune comme une "planète", compteriez-vous les planètes extrasolaires comme des "planètes". Veuillez clarifier, mais à votre question actuelle, non.


Saturne a un noyau de roche ou de glace trente fois la masse de la terre tandis que Jupiter a un noyau de glace dix-trente fois la masse de la terre. Mars a un noyau liquide, la lune n'a cependant pas de noyau. La composition du noyau de vénus varie considérablement (fer -88%, nickel-5%, soufre-5 %). Le noyau de mercure occupe 84% du rayon des planètes, ce qui en fait le noyau le plus grand par rapport à la taille de la planète dans notre système solaire. Tandis que Gilese 1214 b est une exoplanète de 42 années-lumière du soleil a un noyau de glace.

J'espère que cela répond à votre question.


Toutes les planètes ont-elles un noyau en fusion ? - Astronomie

Pourquoi le magma du noyau terrestre ne se refroidit-il pas et ne se solidifie-t-il pas ? Quelle est la source d'énergie pour maintenir son état fondu?

En fait, le noyau de la Terre se refroidit avec le temps et finira par se solidifier complètement. Étant donné que le champ magnétique terrestre (qui protège l'atmosphère et la biosphère des radiations nocives) est généré par le fer en fusion dans le noyau, la solidification du noyau peut sembler assez inquiétante. Fans du film de science-fiction de 2003 Le noyau saura de quoi je parle. Heureusement, le lecteur n'a pas à s'inquiéter : voyons pourquoi.

Tout d'abord, établissons les faits. Le diagramme ci-dessous montre la structure intérieure de la Terre dans son ensemble. À l'heure actuelle, le noyau de la Terre contient à la fois des composants solides et liquides, qui constituent respectivement le intérieur et extérieur noyau (illustré en gris clair et gris foncé).

Lorsque la Terre s'est formée, elle aurait été entièrement fondue en raison de la libération d'énergie gravitationnelle à ce moment-là, la Terre est devenue chimiquement différencié, ce qui signifie que les éléments lourds (notamment le fer) ont principalement coulé vers le centre pour former le noyau tandis que des éléments relativement légers sont restés dans le manteau et la croûte. L'énergie libérée par la formation et la différenciation de la Terre est souvent appelée chaleur primordiale.

Il s'avère que, si la chaleur primordiale avait été tout ce avec quoi la Terre devait travailler, le noyau se serait complètement solidifié il y a longtemps, ce qui est incompatible avec l'observation. Comme la question le suggère, quelque chose d'autre doit fournir de la chaleur supplémentaire pour ralentir la solidification du noyau. Cette source de chaleur alternative se trouve donc être la radioactivité.

Comme nous l'avons noté précédemment, les éléments lourds se sont principalement retrouvés dans le noyau de la Terre. On pourrait donc penser que le noyau contient la majeure partie du budget de substances radioactives de la Terre. Il s'avère, cependant, que les espèces radioactives les plus importantes sur Terre - l'uranium-235 et -238, le thorium-232 et le potassium-40 - sont lithophile ou « amoureux du rock ». Les éléments lithophiles forment facilement des liaisons chimiques avec l'oxygène, ce qui les aide à rester dans la croûte et le manteau tandis que d'autres s'enfoncent dans le noyau.

En se désintégrant, les atomes radioactifs libèrent de l'énergie chaleur radiogénique dans le manteau. Tout comme une couverture chauffante vous garde au chaud par une froide nuit d'hiver, la chaleur radiogénique a permis au noyau de la Terre de rester chaud et fondu bien plus longtemps que la chaleur primordiale. Plus précisément, l'échelle de temps pour le refroidissement et la solidification du noyau est liée aux demi-vies des espèces qui fournissent la chaleur radiogénique, qui se situent entre 700 millions et 14 milliards d'années. La Terre a actuellement environ 4,57 milliards d'années, il reste donc beaucoup de « carburant » pour maintenir un noyau partiellement fondu.

(Au fait, ne vous inquiétez pas de la radioactivité à l'intérieur de la Terre - elle n'est en aucun cas dangereuse pour vous, vos proches ou votre chat.)

En résumé, le noyau de la Terre se refroidit très, très lentement, une partie s'est solidifiée, mais il faudra plusieurs milliards d'années pour que le reste emboîte le pas.

Correction : Une version antérieure de cet article indiquait que la plupart des éléments radioactifs de la Terre se trouvaient dans le noyau plutôt que dans le manteau. La Curious Team s'excuse pour cette erreur.


Contenu

Le noyau de la Terre Modifier

En 1797, Henry Cavendish a calculé que la densité moyenne de la terre était 5,48 fois la densité de l'eau (affinée plus tard à 5,53), ce qui a conduit à la croyance acceptée que la Terre était beaucoup plus dense à l'intérieur. [7] À la suite de la découverte des météorites de fer, Wiechert a postulé en 1898 que la Terre avait une composition en vrac similaire à celle des météorites de fer, mais le fer s'était déposé à l'intérieur de la Terre, et l'a représenté plus tard en intégrant la densité apparente de la Terre. avec le fer et le nickel manquants comme noyau. [8] La première détection du noyau de la Terre s'est produite en 1906 par Richard Dixon Oldham lors de la découverte de la zone d'ombre de l'onde P, le noyau externe liquide. [9] En 1936, les sismologues avaient déterminé la taille du noyau global ainsi que la limite entre le noyau externe fluide et le noyau interne solide. [dix]

Le noyau de la Lune Modifier

La structure interne de la Lune a été caractérisée en 1974 à l'aide de données sismiques recueillies par les missions Apollo des tremblements de lune. [11] Le noyau de la Lune a un rayon de 300 km. [12] Le noyau de fer de la Lune a une couche externe liquide qui représente 60% du volume du noyau, avec un noyau interne solide. [13]

Noyaux des planètes rocheuses Modifier

Les noyaux des planètes rocheuses ont été initialement caractérisés en analysant les données d'engins spatiaux, tels que le Mariner 10 de la NASA qui a survolé Mercure et Vénus pour observer leurs caractéristiques de surface. [14] Les noyaux d'autres planètes ne peuvent pas être mesurés à l'aide de sismomètres à leur surface, ils doivent donc être déduits sur la base de calculs à partir de ces observations en survol. La masse et la taille peuvent fournir un calcul de premier ordre des composants qui composent l'intérieur d'un corps planétaire. La structure des planètes rocheuses est contrainte par la densité moyenne d'une planète et son moment d'inertie. [15] Le moment d'inertie pour une planète différenciée est inférieur à 0,4, car la densité de la planète est concentrée au centre. [16] Mercure a un moment d'inertie de 0,346, ce qui est la preuve d'un noyau. [17] Les calculs de conservation de l'énergie ainsi que les mesures de champ magnétique peuvent également contraindre la composition, et la géologie de surface des planètes peut caractériser la différenciation du corps depuis son accrétion. [18] Les noyaux de Mercure, Vénus et Mars représentent respectivement environ 75 %, 50 % et 40 % de leur rayon. [19] [20]

Accrétion Modifier

Les systèmes planétaires se forment à partir de disques aplatis de poussière et de gaz qui s'accumulent rapidement (en quelques milliers d'années) en planétésimaux d'environ 10 km de diamètre. À partir de là, la gravité prend le relais pour produire des embryons planétaires de la taille de la Lune à Mars (10 5 à 10 6 ans) et ceux-ci se développent en corps planétaires sur 10 à 100 millions d'années supplémentaires. [21]

Jupiter et Saturne se sont très probablement formés autour de corps rocheux et/ou glacés existants, transformant ces planètes primordiales précédentes en noyaux de géants gazeux. [5] C'est le modèle d'accrétion du noyau planétaire de la formation des planètes.

Différenciation Modifier

La différenciation planétaire est largement définie comme le développement d'une chose à plusieurs choses corps homogène à plusieurs composants hétérogènes. [22] Le système isotopique hafnium-182/tungstène-182 a une demi-vie de 9 millions d'années et est considéré comme un système éteint après 45 millions d'années. L'hafnium est un élément lithophile et le tungstène est un élément sidérophile. Ainsi, si la ségrégation des métaux (entre le noyau terrestre et le manteau) s'est produite en moins de 45 millions d'années, les réservoirs de silicate développent des anomalies Hf/W positives, et les réservoirs de métaux acquièrent des anomalies négatives par rapport au matériau de chondrite indifférencié. [21] Les rapports Hf/W observés dans les météorites de fer restreignent la ségrégation des métaux à moins de 5 millions d'années, le rapport Hf/W du manteau terrestre place le noyau terrestre comme s'étant ségrégué en moins de 25 millions d'années. [21] Plusieurs facteurs contrôlent la ségrégation d'un noyau métallique, notamment la cristallisation de la pérovskite. La cristallisation de la pérovskite dans un océan de magma précoce est un processus d'oxydation et peut conduire à la production et à l'extraction de fer métallique à partir d'une fonte de silicate d'origine.

Fusion de noyaux et impacts Modifier

Les impacts entre les corps de la taille d'une planète au début du système solaire sont des aspects importants de la formation et de la croissance des planètes et des noyaux planétaires.

Système Terre-Lune Modifier

L'hypothèse de l'impact géant indique qu'un impact entre une planète théorique de la taille de Mars Theia et la Terre primitive a formé la Terre et la Lune modernes. [23] Au cours de cet impact, la majorité du fer de Theia et de la Terre s'est incorporé au noyau de la Terre. [24]

Mars Modifier

La fusion du noyau entre le proto-Mars et un autre planétoïde différencié aurait pu être aussi rapide que 1000 ans ou aussi lente que 300 000 ans (selon la viscosité des deux noyaux). [25]

Détermination de la composition primaire – Earth Modifier

En utilisant le modèle de référence chondritique et en combinant les compositions connues de la croûte et du manteau, le composant inconnu, la composition du noyau interne et externe, peut être déterminé : 85 % Fe, 5 % Ni, 0,9 % Cr, 0,25 % Co, et tout d'autres métaux réfractaires à très faible concentration. [21] Cela laisse au noyau terrestre un déficit de poids de 5 à 10 % pour le noyau externe [26] et un déficit de poids de 4 à 5 % pour le noyau interne [26] qui est attribué à des éléments plus légers qui devraient être cosmiquement abondants et sont H, O, C, S, P et Si solubles dans le fer. [21] Le noyau de la Terre contient la moitié du vanadium et du chrome de la Terre et peut contenir du niobium et du tantale considérables. [26] Le noyau de la Terre est appauvri en germanium et gallium. [26]

Composantes du déficit pondéral

Le soufre est fortement sidérophile et seulement modérément volatil et appauvri dans la terre de silicate peut donc représenter 1,9 % en poids du noyau de la Terre. [21] Par des arguments similaires, le phosphore peut être présent jusqu'à 0,2 % en poids. L'hydrogène et le carbone, cependant, sont très volatils et auraient donc été perdus lors de l'accrétion précoce et ne peuvent donc représenter que 0,1 à 0,2 % en poids respectivement. [21] Le silicium et l'oxygène constituent ainsi le déficit de masse restant du noyau terrestre, bien que les abondances de chacun soient encore un sujet de controverse tournant en grande partie autour de la pression et de l'état d'oxydation du noyau terrestre pendant sa formation. [21] Aucune preuve géochimique n'existe pour inclure des éléments radioactifs dans le noyau de la Terre. [26] Malgré cela, des preuves expérimentales ont montré que le potassium était fortement sidérophile aux températures associées à la formation du noyau, il existe donc un potentiel pour le potassium dans les noyaux planétaires des planètes, et donc aussi pour le potassium-40. [27]

Composition isotopique – Terre Modifier

Les rapports isotopiques hafnium/tungstène (Hf/W), comparés à un référentiel chondritique, montrent un enrichissement marqué de la terre silicatée indiquant un appauvrissement dans le noyau terrestre. Les météorites de fer, que l'on pense être le résultat de processus de fractionnement très précoces du cœur, sont également épuisées. [21] Les rapports isotopiques niobium/tantale (Nb/Ta), comparés à un cadre de référence chondritique, montrent un léger appauvrissement dans le silicate en vrac de la Terre et de la Lune. [28]

Météorites pallasite Modifier

On pense que les pallasites se forment à la limite noyau-manteau d'un planétésimal précoce, bien qu'une hypothèse récente suggère qu'il s'agisse de mélanges générés par un impact de matériaux de noyau et de manteau. [29]

Dynamo Modifier

La théorie de la dynamo est un mécanisme proposé pour expliquer comment les corps célestes comme la Terre génèrent des champs magnétiques. La présence ou l'absence d'un champ magnétique peut aider à contraindre la dynamique d'un noyau planétaire. Reportez-vous au champ magnétique terrestre pour plus de détails. Une dynamo nécessite une source de flottabilité thermique et/ou compositionnelle comme force motrice. [28] La flottabilité thermique d'un noyau de refroidissement seul ne peut pas conduire la convection nécessaire comme indiqué par la modélisation, ainsi la flottabilité compositionnelle (des changements de phase) est requise. Sur Terre, la flottabilité est dérivée de la cristallisation du noyau interne (qui peut se produire en raison de la température). Des exemples de flottabilité compositionnelle comprennent la précipitation d'alliages de fer sur le noyau interne et l'immiscibilité des liquides à la fois, ce qui pourrait influencer la convection à la fois positivement et négativement en fonction des températures ambiantes et des pressions associées au corps hôte. [28] D'autres corps célestes qui présentent des champs magnétiques sont Mercure, Jupiter, Ganymède et Saturne. [3]

Source de chaleur centrale Modifier

Un noyau planétaire agit comme une source de chaleur pour les couches externes d'une planète. Sur Terre, le flux de chaleur au-dessus de la limite du noyau du manteau est de 12 térawatts. [30] Cette valeur est calculée à partir de divers facteurs : refroidissement séculaire, différenciation des éléments légers, forces de Coriolis, désintégration radioactive et chaleur latente de cristallisation. [30] Tous les corps planétaires ont une valeur de chaleur primordiale, ou la quantité d'énergie provenant de l'accrétion. Le refroidissement à partir de cette température initiale est appelé refroidissement séculaire, et sur Terre, le refroidissement séculaire du noyau transfère la chaleur dans un manteau de silicate isolant. [30] Au fur et à mesure que le noyau interne se développe, la chaleur latente de cristallisation s'ajoute au flux de chaleur dans le manteau. [30]

Stabilité et instabilité Modifier

Les petits noyaux planétaires peuvent subir une libération d'énergie catastrophique associée à des changements de phase au sein de leurs noyaux. Ramsey (1950) a trouvé que l'énergie totale libérée par un tel changement de phase serait de l'ordre de 10 29 joules équivalent à l'énergie totale libérée par les tremblements de terre à travers le temps géologique. Un tel événement pourrait expliquer la ceinture d'astéroïdes. De tels changements de phase ne se produiraient qu'à des rapports masse/volume spécifiques, et un exemple d'un tel changement de phase serait la formation ou la dissolution rapide d'un composant de noyau solide. [31]

Tendances du système solaire Modifier

Planètes rocheuses intérieures Modifier

Toutes les planètes rocheuses intérieures, ainsi que la lune, ont un noyau à dominante fer. Vénus et Mars ont un élément majeur supplémentaire dans le noyau. On pense que le noyau de Vénus est en fer-nickel, de la même manière que la Terre. Mars, en revanche, aurait un noyau fer-soufre et serait séparé en une couche liquide externe autour d'un noyau solide interne. [20] À mesure que le rayon orbital d'une planète rocheuse augmente, la taille du noyau par rapport au rayon total de la planète diminue. [15] On pense que cela est dû au fait que la différenciation du noyau est directement liée à la chaleur initiale d'un corps, de sorte que le noyau de Mercure est relativement grand et actif. [15] Vénus et Mars, ainsi que la lune, n'ont pas de champs magnétiques. Cela pourrait être dû à l'absence d'une couche liquide de convection interagissant avec un noyau interne solide, car le noyau de Vénus n'est pas stratifié. [19] Bien que Mars ait une couche liquide et solide, ils ne semblent pas interagir de la même manière que les composants liquides et solides de la Terre interagissent pour produire une dynamo. [20]

Géantes extérieures de gaz et de glace Modifier

La compréhension actuelle des planètes extérieures du système solaire, les géantes de glace et de gaz, théorise de petits noyaux de roche entourés d'une couche de glace et, dans les modèles de Jupiter et de Saturne, suggèrent une grande région d'hydrogène et d'hélium métalliques liquides. [19] Les propriétés de ces couches d'hydrogène métalliques sont un sujet de discorde majeur car elles sont difficiles à produire en laboratoire, en raison des hautes pressions nécessaires. [32] Jupiter et Saturne semblent libérer beaucoup plus d'énergie qu'elles ne devraient en rayonner uniquement du soleil, ce qui est attribué à la chaleur libérée par la couche d'hydrogène et d'hélium. Uranus ne semble pas avoir de source de chaleur significative, mais Neptune a une source de chaleur qui est attribuée à une formation « chaude ». [19]

Ce qui suit résume les informations connues sur les noyaux planétaires de corps non stellaires donnés.

Dans le système solaire Modifier

Mercure Modifier

Mercure a un champ magnétique observé, qui serait généré dans son noyau métallique. [28] Le noyau de Mercure occupe 85% du rayon de la planète, ce qui en fait le noyau le plus grand par rapport à la taille de la planète dans le système solaire, ce qui indique qu'une grande partie de la surface de Mercure a peut-être été perdue au début de l'histoire du système solaire. [33] Le mercure a une croûte et un manteau de silicate solides recouvrant une couche centrale externe de sulfure de fer solide, suivie d'une couche centrale liquide plus profonde, puis d'un éventuel noyau interne solide formant une troisième couche. [33]

Vénus Modifier

La composition du noyau de Vénus varie considérablement selon le modèle utilisé pour le calculer, des contraintes sont donc nécessaires. [34]

Élément Modèle chondritique Modèle de condensation d'équilibre Modèle pyrolitique
Le fer 88.6% 94.4% 78.7%
Nickel 5.5% 5.6% 6.6%
Cobalt 0.26% Inconnu Inconnu
Soufre 5.1% 0% 4.9%
Oxygène 0% Inconnu 9.8%

Lune Modifier

L'existence d'un noyau lunaire est encore débattue cependant, s'il avait un noyau, il se serait formé de manière synchrone avec le noyau de la Terre 45 millions d'années après le début du système solaire sur la base de preuves hafnium-tungstène [35] et le hypothèse d'impact. Un tel noyau peut avoir hébergé une dynamo géomagnétique au début de son histoire. [28]

Terre Modifier

La Terre a un champ magnétique observé généré dans son noyau métallique. [28] La Terre a un déficit de masse de 5 à 10 % pour l'ensemble du noyau et un déficit de densité de 4 à 5 % pour le noyau interne. [26] La valeur Fe/Ni du noyau est bien contrainte par les météorites chondritiques. [26] Le soufre, le carbone et le phosphore ne représentent que

2,5% de la composante élément léger/déficit massique. [26] Aucune preuve géochimique n'existe pour inclure des éléments radioactifs dans le noyau. [26] Cependant, des preuves expérimentales ont montré que le potassium est fortement sidérophile lorsqu'il s'agit de températures associées à l'accrétion du noyau, et donc le potassium-40 aurait pu fournir une source importante de chaleur contribuant à la dynamo de la Terre primitive, bien que dans une moindre mesure que sur Mars riche en soufre. [27] Le noyau contient la moitié du vanadium et du chrome de la Terre et peut contenir du niobium et du tantale considérables. [26] Le noyau est appauvri en germanium et gallium. [26] La différenciation du manteau central s'est produite au cours des 30 premiers millions d'années de l'histoire de la Terre. [26] Le moment de la cristallisation du noyau interne n'est toujours pas résolu. [26]

Mars Modifier

Mars a peut-être hébergé un champ magnétique généré par le noyau dans le passé. [28] La dynamo a cessé dans les 0,5 milliard d'années suivant la formation de la planète. [2] Les isotopes Hf/W dérivés de la météorite martienne Zagami, indiquent une accrétion rapide et une différenciation du noyau de Mars, c'est-à-dire moins de 10 millions d'années. [23] Le potassium-40 aurait pu être une source majeure de chaleur alimentant la première dynamo martienne. [27]

La fusion du noyau entre le proto-Mars et un autre planétoïde différencié aurait pu être aussi rapide que 1000 ans ou aussi lente que 300 000 ans (selon la viscosité des noyaux et des manteaux). [25] Le chauffage par impact du noyau martien aurait entraîné une stratification du noyau et tué la dynamo martienne pendant une durée comprise entre 150 et 200 millions d'années. [25] Modélisation effectuée par Williams et al. 2004 suggère que pour que Mars ait eu une dynamo fonctionnelle, le noyau martien était initialement plus chaud de 150 K que le manteau (en accord avec l'histoire de différenciation de la planète, ainsi que l'hypothèse d'impact), et avec un noyau liquide de potassium -40 aurait eu la possibilité de se diviser dans le noyau fournissant une source de chaleur supplémentaire. Le modèle conclut en outre que le noyau de Mars est entièrement liquide, car la chaleur latente de cristallisation aurait entraîné une dynamo de plus longue durée (plus d'un milliard d'années). [2] Si le noyau de Mars est liquide, la limite inférieure pour le soufre serait de 5 % en poids. [2]

Ganymède Modifier

Ganymède a observé un champ magnétique généré dans son noyau métallique. [28]

Jupiter Modifier

Jupiter a un champ magnétique observé généré dans son noyau, indiquant la présence d'une substance métallique. [3] Son champ magnétique est le plus fort du système solaire après celui du soleil.

Jupiter a un noyau de roche et/ou de glace 10 à 30 fois la masse de la Terre, et ce noyau est probablement soluble dans l'enveloppe de gaz au-dessus, et donc de composition primordiale. Étant donné que le noyau existe toujours, l'enveloppe externe doit s'être à l'origine accrété sur un noyau planétaire déjà existant. [5] Les modèles de contraction/évolution thermique soutiennent la présence d'hydrogène métallique dans le noyau en grande abondance (supérieure à Saturne). [3]

Saturne Modifier

Saturne a un champ magnétique observé généré dans son noyau métallique. [3] L'hydrogène métallique est présent dans le noyau (en plus faible abondance que Jupiter). [3] Saturne a un noyau de roche et/ou de glace 10 à 30 fois la masse de la Terre, et ce noyau est probablement soluble dans l'enveloppe de gaz au-dessus, et par conséquent sa composition est primordiale. Puisque le noyau existe toujours, l'enveloppe doit s'être à l'origine accrété sur des noyaux planétaires déjà existants. [5] Les modèles de contraction/évolution thermique soutiennent la présence d'hydrogène métallique dans le noyau en grande abondance (mais toujours moins que Jupiter). [3]

Noyaux planétaires restants Modifier

Les missions sur les corps de la ceinture d'astéroïdes donneront un meilleur aperçu de la formation du noyau planétaire. Il était auparavant entendu que les collisions dans le système solaire fusionnaient complètement, mais des travaux récents sur les corps planétaires soutiennent que les restes de collisions ont leurs couches externes dépouillées, laissant derrière elles un corps qui deviendrait éventuellement un noyau planétaire. [36] La mission Psyche, intitulée "Journey to a Metal World", vise à étudier un corps qui pourrait éventuellement être un noyau planétaire résiduel. [37]

Extrasolaire Modifier

Alors que le domaine des exoplanètes se développe à mesure que de nouvelles techniques permettent la découverte de deux exoplanètes diverses, les noyaux des exoplanètes sont modélisés. Ceux-ci dépendent des compositions initiales des exoplanètes, qui sont déduites en utilisant les spectres d'absorption des exoplanètes individuelles en combinaison avec les spectres d'émission de leur étoile.

Planètes chthoniennes Modifier

Une planète chtonienne apparaît lorsqu'une géante gazeuse voit son atmosphère extérieure arrachée par son étoile mère, probablement en raison de la migration vers l'intérieur de la planète. Tout ce qui reste de la rencontre est le noyau original.

Planètes dérivées de noyaux stellaires et de planètes diamantées Modifier

Les planètes carbonées, auparavant des étoiles, se forment parallèlement à la formation d'un pulsar milliseconde. La première planète de ce type découverte était 18 fois la densité de l'eau et cinq fois la taille de la Terre. Ainsi, la planète ne peut pas être gazeuse et doit être composée d'éléments plus lourds qui sont également cosmiquement abondants comme le carbone et l'oxygène, ce qui la rend probablement cristalline comme un diamant. [38]

Le PSR J1719-1438 est un pulsar de 5,7 millisecondes qui a un compagnon avec une masse similaire à Jupiter mais une densité de 23 g/cm 3 , ce qui suggère que le compagnon est une naine blanche de carbone de masse ultra-faible, probablement le noyau d'une ancienne étoile. [39]

Planètes de glace chaude Modifier

Les exoplanètes avec des densités modérées (plus denses que les planètes joviennes, mais moins denses que les planètes telluriques) suggèrent que de telles planètes comme GJ1214b et GJ436 sont composées principalement d'eau. Les pressions internes de ces mondes aquatiques entraîneraient la formation de phases exotiques d'eau à la surface et à l'intérieur de leurs noyaux. [40]


4 réponses 4

Ignorant comment cela affecterait l'attraction gravitationnelle de la Terre et les marées, j'ai pu voir deux choses se produire :

1) La Terre perdrait son noyau en fusion, et cela aurait des conséquences dévastatrices sur les plaques tectoniques, c'est-à-dire plus de volcans, de geysers ou de tremblements de terre. Alors que le noyau en fusion se refroidit avec le temps et finira par se transformer en une planète non géologique comme Mars, cela ne se produira pas avant des milliards d'années.

2) Plus de champs magnétiques pour protéger la Terre du rayonnement solaire.

La Terre s'effondrerait sans son noyau qui soutient les parties extérieures. Tout ce qui se trouve à la surface de la Terre tomberait à des centaines de kilomètres au moins. Ainsi, la Terre ferait face à un désastre total même si le noyau était téléporté par magie dans l'espace au lieu d'être arraché à une partie de la croûte.

Quant à l'effet gravitationnel du noyau sur d'autres planètes, cela dépend de la nouvelle orbite du noyau autour du Soleil - si le noyau reste dans le système solaire au lieu d'aller ailleurs.

Chaque particule de matière dans l'univers, aussi petite soit-elle, a un effet gravitationnel sur toutes les autres particules de matière dans l'univers, quelle que soit leur distance.

Mais pour une planète en orbite autour du Soleil comme Vénus ou Mercure, la gravité du Soleil serait plus forte que toutes les autres forces de gravitation réunies. L'orbite d'une planète est principalement déterminée par les effets gravitationnels du Soleil, et les forces gravitationnelles des autres planètes ne causent que des perturbations mineures dans l'orbite de la planète.

Le noyau de la Terre aurait une masse inférieure à celle de la Terre entière, et donc une gravité moins puissante.

La vitesse de fuite de la Terre, une mesure de la force de l'attraction gravitationnelle de la Terre, est de 11,186 kilomètres par seconde à la surface de la Terre. À la distance de la Terre du Soleil, la vitesse de fuite du Soleil est de 42,1 kilomètres par seconde.

Quoi qu'il en soit, il existe des programmes informatiques où vous pouvez choisir une masse pour le noyau terrestre et une trajectoire pour le noyau terrestre et exécuter des calculs pour voir comment la gravité du noyau terrestre affecte les orbites d'autres planètes.


Toutes les planètes ont-elles un noyau en fusion ? - Astronomie

Pourquoi le magma du noyau terrestre ne se refroidit-il pas et ne se solidifie-t-il pas ? Quelle est la source d'énergie pour maintenir son état fondu?

En fait, le noyau de la Terre se refroidit avec le temps et finira par se solidifier complètement. Étant donné que le champ magnétique terrestre (qui protège l'atmosphère et la biosphère des radiations nocives) est généré par le fer en fusion dans le noyau, la solidification du noyau peut sembler assez inquiétante. Fans du film de science-fiction de 2003 Le noyau saura de quoi je parle. Heureusement, le lecteur n'a pas à s'inquiéter : voyons pourquoi.

Tout d'abord, établissons les faits. Le diagramme ci-dessous montre la structure intérieure de la Terre dans son ensemble. À l'heure actuelle, le noyau de la Terre contient à la fois des composants solides et liquides, qui constituent respectivement le intérieur et extérieur noyau (illustré en gris clair et gris foncé).

Lorsque la Terre s'est formée, elle aurait été entièrement fondue en raison de la libération d'énergie gravitationnelle à ce moment-là, la Terre est devenue chimiquement différencié, ce qui signifie que les éléments lourds (notamment le fer) ont principalement coulé vers le centre pour former le noyau tandis que des éléments relativement légers sont restés dans le manteau et la croûte. L'énergie libérée par la formation et la différenciation de la Terre est souvent appelée chaleur primordiale.

Il s'avère que, si la chaleur primordiale avait été tout ce avec quoi la Terre devait travailler, le noyau se serait complètement solidifié il y a longtemps, ce qui est incompatible avec l'observation. Comme la question le suggère, quelque chose d'autre doit fournir de la chaleur supplémentaire pour ralentir la solidification du noyau. Cette source de chaleur alternative se trouve donc être la radioactivité.

Comme nous l'avons noté précédemment, les éléments lourds se sont principalement retrouvés dans le noyau de la Terre. On pourrait donc penser que le noyau contient la majeure partie du budget de substances radioactives de la Terre. Il s'avère, cependant, que les espèces radioactives les plus importantes sur Terre - l'uranium-235 et -238, le thorium-232 et le potassium-40 - sont lithophile ou « amoureux du rock ». Les éléments lithophiles forment facilement des liaisons chimiques avec l'oxygène, ce qui les aide à rester dans la croûte et le manteau tandis que d'autres s'enfoncent dans le noyau.

Lorsqu'ils se désintègrent, les atomes radioactifs libèrent de l'énergie chaleur radiogénique dans le manteau. Tout comme une couverture chauffante vous garde au chaud par une froide nuit d'hiver, la chaleur radiogénique a permis au noyau de la Terre de rester chaud et fondu bien plus longtemps que la chaleur primordiale. Plus précisément, l'échelle de temps pour le refroidissement et la solidification du noyau est liée aux demi-vies des espèces qui fournissent la chaleur radiogénique, qui se situent entre 700 millions et 14 milliards d'années. La Terre a actuellement environ 4,57 milliards d'années, il reste donc beaucoup de "combustible" pour maintenir un noyau partiellement fondu.

(Au fait, ne vous inquiétez pas de la radioactivité à l'intérieur de la Terre - elle n'est en aucun cas dangereuse pour vous, vos proches ou votre chat.)

En résumé, le noyau de la Terre se refroidit très, très lentement, une partie s'est solidifiée, mais il faudra plusieurs milliards d'années pour que le reste emboîte le pas.

Correction : Une version antérieure de cet article indiquait que la plupart des éléments radioactifs de la Terre se trouvaient dans le noyau plutôt que dans le manteau. La Curious Team s'excuse pour cette erreur.


Le noyau de la Lune est-il en fusion ?

Diagramme de la lune qui montre ses différentes couches. (Crédit image : Kelvinsong sur Wikimedia Commons CC BY 3.0)

Les températures au cœur même de la Lune sont probablement assez chaudes pour faire fondre le fer métallique dont elle est faite. Cependant, la grande quantité de pression à cette profondeur maintient le tout compacté en un solide serré et dense. Cette pression est beaucoup plus élevée que ce qui est nécessaire pour maintenir le noyau interne de la Lune solide et le restera probablement pour toujours.

Cela étant dit, les calculs de température et les données sismiques ont révélé qu'une petite partie du noyau de la Lune, entre 5 et 30 %, est en fait du fer en fusion. Ce noyau externe mince rencontre le manteau et est suffisamment liquide pour s'écouler.

Ce qui intrigue les scientifiques, c'est que la température à cette profondeur ne devrait pas être assez élevée pour faire fondre le fer métallique, mais il est clair qu'il se passe plus qu'il n'y paraît.


Toutes les planètes ont-elles un noyau en fusion ? - Astronomie

Nous ne pouvons pas examiner directement l'intérieur des planètes (même la nôtre). Ainsi, nous construisons des modèles informatiques. Un modèle informatique prend essentiellement les lois connues de la physique (sous forme mathématique) et calcule quelles sont les conditions à un point particulier à l'intérieur de la planète. Pour effectuer ces calculs, un modèle informatique a besoin d'une série de paramètres d'entrée, tels que :

Nous pouvons vérifier le modèle informatique en observant les conditions aux limites, des choses que nous pouvons mesurer à la surface de la planète, telles que :

Le champ magnétique d'une planète fournit également un aperçu de son intérieur. Car les champs magnétiques planétaires sont générés au plus profond du cœur du monde. Notre compréhension de l'origine des champs magnétiques dans les planètes est très pauvre. We know that the Earth's magnetic field is not due to the presence of a giant permanent magnet, such as iron, deep in the Earth's core because 1) the core temperature is above the Curie temperature and 2) the field is too variable. It must be a generated field and we know that a conducting fluid in motion generates a dipole magnetic field. The nature of this field and its evolution is governed by the field known as magnetohydrodynamics. The liquid outer core of the Earth is the conducting fluid, free electrons being released from metals, such as Fe (iron) and Ni (nickel), by friction and heat. Variations in the global magnetic field represent changes in fluid flow in the core.

The field of paleomagnetism examines the behavior of the Earth's magnetic field with time. Whenever a rock crystallizes from molten lava on the surface, the magnetic elements in the rock act like tiny compass needles and are frozen into position aligned with the direction of Earth's field. Fossil evidence for field reversals on timescales of 100,000 years indicates that the process of magnetic field generation is unstable.

For the planets it is key to know that a magnetic field indicates that:

1) the planet has a large, liquid core
2) the planet has a core rich in metals (source of free electrons)
3) the planet has a high rotation rate

The strength of the magnetic field is telling you something about the combination of the above factors. For example, Mercury has a weak magnetic field. But, since it has a very low rotation rate we conclude that it has a large liquid core. Mars has a high rotation rate (similar to Earth's), but a magnetic field that is 1/800th the strength of the Earth's. Therefore, we conclude that Mars has a very small core.

The most important process early in the formation of a planet that influences its structure of its interior is gravity. Gravity causes heavier elements to sink to the core of a planet, this is called chemical fractionation.

Since this is a slow process, the planet may solidify before chemical fractionation can fully develop. Thus, large, massive planets, like the Earth and Venus, are molten long enough for a Fe and Ni core to form. Whereas, smaller planets, like Mars, cool faster and solidify before the heavier elements sink to the core. Thus, elements like Fe are over abundant in the soil, giving Mars its red color.

The thickness of a planet's crust is directly proportional to the rate at which the planet cooled in the distant past. A fast cooling rate (i.e. a small planet) will result in a thick crust. For the major terrestrial worlds, the crust thickness is proportion to the diameter of the planet is:

Note that the cooling rate is proportional to the total mass of the planet. Large worlds cool slower, have thinner crusts. High cooling rates also determine the interior structure. Slow cooling rates imply planets that still have warm interiors now. Warmer interiors imply more diversified structure (inner core, outer core, semi-solid mantle, etc.)

Note also that a thicker crust means less tectonic activity.

Summary of Terrestrial Planet Interiors:

The make-up of planet interiors is dominated by the physics of materials under high temperatures and pressures. Starting with cold, low pressure regions, rocky materials are straight solids. As one goes deeper into a planet the temperature and pressures go up. Solids become semi-solid, plastic-like materials. With higher temperatures and pressures, semi-solids become liquids. With even higher temperatures and pressures liquid or molten rocky materials undergo a phase change and become solids again. That is why the very inner cores of the Earth and Venus are solid, surrounded by liquid outer cores.

Just from examination of mean densities, the primary terrestrial worlds fall into two classes. High mean density worlds, Earth, Venus and Mars, with values around 5 gm/cc. And low mean density worlds, Mercury and the Moon, with values around 3 gm/cc. The high density worlds have Fe/Ni cores and clearly defined interior structure. Low density worlds have weaker structure, i.e. no strong cores. Cross sections of the major terrestrial worlds are found below. Areas marked in red are in a liquid or semi-solid state.

Several trends should be noted:

Galilean Satellites Interiors:

The primary difference in the formation of the Galilean satellites is the much higher concentration of icy materials in the outer solar system compared to the inner terrestrial worlds. Due to this, the composition of the crusts is dominated by H 2 O et CO 2 ice. Other points to note:


Planet Mercury Has Molten Core, NASA Researchers Find

Researchers working with high-precision planetary radars, including the Goldstone Solar System Radar of NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif., have discovered strong evidence that the planet Mercury has a molten core. The finding explains a more than three-decade old planetary mystery that began with the flight of JPL's Mariner 10 spacecraft.

Launched in Nov. 1973, Mariner 10 made three close approaches to Mercury in 1974 and 75. Among its discoveries was that Mercury had its own weak magnetic field - about one percent as strong as that found on Earth. "Scientists had not expected to find a magnetic field at Mercury," said Professor Jean-Luc Margot of Cornell University, Ithaca, N.Y., leader of the research team. "Planetary magnetic fields are associated with molten cores, and the prevailing theory was the planet was too small to have a molten core."

Scientists theorized that Mercury consisted of a silicate mantle surrounding a solid iron core. This iron was considered solid - or so the theory went - because small planets like Mercury cool off rapidly after their formation. If Mercury followed this pattern, then its core should have frozen long ago.

Many believed the Mercury mystery would only be resolved if and when a spacecraft landed on its aggressively toasty surface. Then, in 2002, scientists began pointing some of the most powerful antennas on our planet at Mercury in an attempt to find the answer.

"On 18 separate occasions over the past five years, we used JPL's Goldstone 70-meter [230-foot] antenna to fire a strong radar signal at Mercury," said Planetary Radar Group Supervisor Martin Slade of JPL, a co-author of the paper. "Each time, the radar echoes from the planet were received about 10 minutes later at Goldstone and another antenna in West Virginia."

Measuring the echo of particular surface patterns from the surface of Mercury and how long they took to reproduce at both Goldstone and the Robert C. Byrd Green Bank Telescope in West Virginia allowed scientists to calculate Mercury's spin rate to an accuracy of one-thousandth of a percent. The effect was also verified with three more independent radar observations of Mercury transmitted from the National Science Foundation's Arecibo Observatory in Puerto Rico.

With these data the science team was able to detect tiny twists in Mercury's spin as it orbited the sun. These small variations were double what would be expected for a completely solid body. This finding ruled out a solid core, so the only logical explanation remaining was that the core - or at the very least the outer core - is molten and not forced to rotate along with its shell.

Maintaining a molten core over billions of years requires that it also contain a lighter element, such as sulfur, to lower the melting temperature of the core material. The presence of sulfur supports the idea that radial mixing, or the combining of elements both close to the sun and farther away, was involved in Mercury's formation process.

"The chemical composition of Mercury's core can provide important clues about the processes involved in planet formation," said Margot. "It is fundamental to our understanding of how habitable worlds -- planets like our own -- form and evolve."

Mercury still has its share of mysteries. Some may be solved with the NASA spacecraft Messenger, launched in 2004 and expected to make its first Mercury flyby in 2008. The spacecraft will then begin orbiting the planet in 2011. &ldquoIt is our hope that Messenger will address the remaining questions that we cannot address from the ground,&rdquo said Margot.

The study's other co-authors include Stan Peale of the University of Santa Barbara in California Raymond Jurgens, a JPL engineer, and Igor Holin of the Space Research Institute in Moscow, Russia.

The Goldstone antenna is part of NASA's Deep Space Network Goldstone station in Southern California's Mojave Desert. Goldstone's 70-meter diameter antenna is capable of tracking a spacecraft traveling more than 16 billion kilometers (10 billion miles) from Earth. The surface of the 70-meter reflector must remain accurate within a fraction of the signal wavelength, meaning that the precision across the 3,850-square-meter (41,400-square-foot) surface is maintained within one centimeter (0.4 inch).


Molten planetary core

Résumé: If Ceres were a moon of Mars, would Mars have a molten core?

Mars apparently does not have a molten core, therefore no magnetic field.

this is an incorrect statement . It does have a molten core
there's dozens of hits on google talking about this

Again, not the main contributor. It does help to heat the core and mantle,
But the major reason that the core is molten is because it occurred that way when the Earth formed
out of the Solar Nebula.

Résumé: If Ceres were a moon of Mars, would Mars have a molten core?

Mars apparently does not have a molten core, therefore no magnetic field.
If Mars had a substantial moon, say Ceres, would the tidal action melt the core in Mars?

I don't think this is possible.

If the earth's liquid outer core were to freeze, could the tides thaw it? No. The total kinetic energy of the moon is only about 30% of what it would take to re-thaw it.

For Mars you gain a factor of 8 for the mass you need to melt, but you immediately lose it again with the weaker Martian gravity producing slower orbits. Then you lose another factor of 5 because of Ceres mass. There just isn't enough energy in the system to do what you want, so how you couple it doesn't make much difference.

Of course, the better reason (as mentioned before) you can't do this is that Mars' core is already liquid.

I don't think this is possible.

If the earth's liquid outer core were to freeze, could the tides thaw it? No. The total kinetic energy of the moon is only about 30% of what it would take to re-thaw it.

For Mars you gain a factor of 8 for the mass you need to melt, but you immediately lose it again with the weaker Martian gravity producing slower orbits. Then you lose another factor of 5 because of Ceres mass. There just isn't enough energy in the system to do what you want, so how you couple it doesn't make much difference.

Of course, the better reason (as mentioned before) you can't do this is that Mars' core is already liquid.

I'm not too sure if that is correct.

IIRC the main source of lingering internal heat for all of the terrestrial planets is the radioactive decay of elements. If the source is too small (Mercury, Mars, Pluto, Moon*) the core solidifies as the heat available at formation radiates from the body quicker than the radioactive decay can account for. The core cools, and the dynamo set up from the molten core/outer core disappears. With it, so too does the atmosphere as it gets blown off by the solar wind,

Edit:
I can't attach the scholar search I did, here is a copy of the abstract:

If internal heating in the mantle of Mars is similar to that in the Earth, solid‐state convection is the mechanism preventing large scale melting of the Martian mantle. Convection is efficient enough in transporting heat to preclude the existence of a liquid core and hence a dynamo driven intrinsic magnetic field, if the viscosity of mantle material is lower than 1022‐1023 cm²/sec at temperatures in excess of about 1500°C. The Martian lithosphere is probably several hundred kilometers thick, intermediate in size between that of the Earth and Moon.

As for planets/moons 'using' tidal forces to keep the core warm (not sure if this includes molten) you have to have a massive body like Jupiter or Saturn, and closely orbiting moons.
Io, is the one that springs immediately to mind, where volcanism is it's main feature. Europa and Enceladus are the other two which have enough internal heat to have liquid water under the surface ice.

As I said earlier, that is incorrect. only about 50% of it can be accounted for by radioactive decay,
there are plenty of links on google about that.

As I said earlier, that is incorrect. only about 50% of it can be accounted for by radioactive decay,
there are plenty of links on google about that.

Again, as I stated earlier, Mars has a molten core

I read what you stated, without knowing what you do or don't know, it makes it irresponsible of me to take your word for it (or anything for that matter without a little research). As for using google to verify anything, sure, but you can verify that the Earth is flat with it too. So I went to a source "Google scholar" which I figured I could use without prior expertise to determine if I was on the right path. As it turns out, it "seems' there is a little disagreeance with whether it is, or isn't, a solid.
From what I thought I understood, our magnetosphere is generated in the motion of the liquid iron outer core of the Earth. With Mars' magnetosphere going away (based on it's past atmosphere and current very weak magnetic field) as a layperson, I tied both these together.

Obviously it is far more complicated than the simplistic idea I have in mind, so how does Mars maintain its liquid core but lose its magnetosphere?

Ohh boy …. there's a ton of scientific data for a molten Mars core …
time you learnt how to do research

OMG, you really are in another world

There is NO scientific evidence on the net for a flat earth

Please stop deceiving yourself

So why did you come to this forum and ask questions if you plan on ignoring the answers?

No, you cannot. You CAN verify that there are nut cases on the Internet

If you are unable to distinguish between good and bad references, you should focus on learning that before anything else.

"this is an incorrect statement . It does have a molten core
there's dozens of hits on google talking about this"

Since when did the burden of proof fall onto those who you state are wrong?

As I wrote earlier (as a point only) if confirmation bias is used, 'you' can find "dozens of hits" via "google" on anything you want (including the Earth being flat). BTW, I don't remember saying that I think the Earth is flat, or that I am compelled by the "evidence" google gives for it.

Does "google scholar" not conform to what you 2 think is reasonable to believe? And if so, my statement stands, that it seems that whether Mars' core is molten or not is not clear cut.

I am still waiting for a link/page/study/citation/website/ literally anything would be better than "Again, as I stated earlier, Mars has a molten core".

"So why did you come to this forum and ask questions if you plan on ignoring the answers?"

As any good Bayesian should do, update what they think with better more compelling evidence. Sorry, but one persons say so with no corroborating evidence doesn't carry much weight. Then you managed not to read the rest of my reply, nice.


It is also a little disheartening that you 2 decide to disect a reply, and focus on the trivial while dodging the real questions.

As I also stated, I am a layperson with a layperson understanding, so if you have detail, share it.

nor did you so don't even go there

if you cant do some basic research from peer reviewed sources, then I'm not going to hold your hand
and walk you through it

here at PF, we encourage people to do their own research and come back with questions
rather than just spoon-feed them the answers


I did, but in light of your earlier comments . a response wasn't worth the effort


That's it . I'm done with this

I read what you stated, without knowing what you do or don't know, it makes it irresponsible of me to take your word for it (or anything for that matter without a little research). As for using google to verify anything, sure, but you can verify that the Earth is flat with it too. So I went to a source "Google scholar" which I figured I could use without prior expertise to determine if I was on the right path. As it turns out, it "seems' there is a little disagreeance with whether it is, or isn't, a solid.
From what I thought I understood, our magnetosphere is generated in the motion of the liquid iron outer core of the Earth. With Mars' magnetosphere going away (based on it's past atmosphere and current very weak magnetic field) as a layperson, I tied both these together.

Obviously it is far more complicated than the simplistic idea I have in mind, so how does Mars maintain its liquid core but lose its magnetosphere?

That is the wrong question the right question here if looking to understand what is going on is why do Mercury and Earth have a magnetosphere? In both cases the leading theory is that there is a solidifying inner core which is re energizing convection within the core resulting in the continued presence of a global magnetic field. The smallest body to possess a molten core remnant from its formation is our Moon as determined by analysis of the Apollo era seismology experiments. Mars is more massive and thus should be less efficent at losing heat than our Moon and thus by Occam's razor it seems likely to expect that Mars will have a molten core as both the Moon and Mercury have one. Thus the most likely explanation for the lack of a magnetic field for differentiated planets is a lack of convection within the planets core. One of the goals of the Insight mission is to answer this question with a higher degree of certainty.


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