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Dossier Pour la Science N°64 - juillet - septembre 2009

fondamental
Planétologie

Au cœur des planètes

En laboratoire ou dans des simulations par ordinateur, des physiciens créent des pressions extrêmes. L'hydrogène devient métallique, le méthane forme des diamants, et le cœur des planètes se dévoile.
Sandro Scandolo et Raymond Jeanloz
Lors de l'été 2003, les amateurs de planètes se sont délectés de la vision de Mars, astre qui ne s'était jamais autant rapproché de la Terre depuis 60 000 ans. La planète rouge n'en a pas moins gardé intacts nombre de ses mystères. Et si aujourd'hui, nous en savons plus sur les planètes que les Anciens, qui les vénéraient, nous ignorons encore beaucoup de choses. En particulier, nous avons très peu d'indices sur leurs caractéristiques internes. Les astronomes savent qu'il y règne des pressions plusieurs millions de fois supérieures à la pression atmosphérique terrestre (égale à une atmosphère, soit environ 100 000 pascals ou un bar), et des températures de plusieurs milliers de degrés, mais notre connaissance de la composition chimique des planètes est parcellaire. Chacune d'elles peut être envisagée comme une gigantesque fonderie spécialisée dans le traitement d'un composé chimique particulier : l'hydrogène et l'hélium pour Saturne et Jupiter ; des mélanges d'eau, de méthane et d'ammoniac pour Neptune et Uranus ; des éléments tels que le fer (liquide ou solide) et des silicates pour les planètes telluriques, notamment Mars, Vénus et la Terre.

L'intérieur des planètes est malheureusement inaccessible, ce qui est également vrai pour la Terre. Rappelons par exemple qu'en 1996, la sonde Galileo avait plongé dans l'atmosphère de Jupiter jusqu'à une profondeur de 600 kilomètres, alors que son rayon atteint 70 000 kilomètres. Le forage le plus profond réalisé sur la Terre n'a pas dépassé 12 kilomètres, soit 0,2 pour cent de la distance au centre !

Ce que nous savons de la structure interne de la Terre provient d'analyses indirectes, qui s'appuient par exemple sur la propagation des ondes sismiques. De même, on peut sonder la densité et la dynamique interne d'une autre planète du Système solaire à partir des mesures – effectuées à distance – de sa masse, des...

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John Clarke/NASA/ESA

L'auteur

Sandro Scandolo est membre du Centre international Abdus Salam de physique théorique (ictp), à Trieste, en Italie.

 

Raymond Jeanloz est professeur des sciences de la Terre et d'astronomie à l'Université de Berkeley.

Pour en savoir plus

Cet article est publié avec l'aimable autorisation de la revue American Scientist.

• D. Stevenson, Mission to Earth's core - a modest proposal, in Nature, vol. 423, pp. 239-240, 2003.

• W. Nellis, L'hydrogène métallique, in Pour la Science, n° 273, juillet 2000.

• L. Benedetti et al., Dissociation of CH4 at high pressure and temperature : Diamond formation in giant planet interiors ? in Science, vol. 286, pp. 100-102, 1999.

Compléments

Compositions de planètes
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