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Le système solaire interne

Parlons sciences
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5.99

Quels sont les liens avec mon programme d'études?

La Terre est couverte de roches. Tout comme Mercure, Vénus, Mars et la Lune. Cela veut-il dire que les planètes rocheuses sont toutes pareilles?

Il y a quatre planètes rocheuses, ou telluriques : Mercure, Vénus, Mars et la Terre. Ces planètes sont appelées planètes telluriques parce qu’elles sont composées de roches et de métaux, et leur surface est solide. Cependant, même si elles sont composées de matériaux identiques, les quatre planètes rocheuses du système solaire sont différentes. 

Toutes les planètes rocheuses ont plusieurs similarités. Elles ont une croûte rocheuse solide, une sorte de manteau et un noyau. Cependant, elles comportent d’importantes différences.

Examinons de plus près l’intérieur et l’extérieur des planètes rocheuses. 

Le savais-tu? 

Les quatre planètes rocheuses sont les planètes les plus près du Soleil. 

Quelles sont les couches de la Terre?

Commençons par la planète que nous connaissons le mieux : la Terre. La couche supérieure est appelée la croûte. C’est la couche où nous vivons. L’épaisseur de la croûte peut varier de 8 à 50 kilomètres. Compare ceci à l’océan Atlantique; celui-ci n’a une profondeur que de 8 486 km! 

La couche suivante est appelée le manteau. Elle constitue la plus grande partie de la Terre. Elle est composée de roches et de minéraux. Le manteau comporte deux parties : la portion supérieure et la portion inférieure. Comme l’intérieur de la Terre est très chaud, le matériau qui compose le manteau est en fusion. Cela veut dire qu’il est capable de se déplacer. Il ressemble à de la mélasse épaisse. 

Sous le manteau se trouve le noyau de la Terre. Il est composé de nickel et de fer. Le noyau de la Terre comporte deux parties : le noyau externe et le noyau interne. Le noyau externe de la Terre est tellement chaud que toutes les roches et tous les métaux sont liquides! Ils circulent autour du noyau interne, créant le champ magnétique de la Terre. 

Au centre même de la Terre se trouve le noyau interne. Même s’il est très chaud, les métaux qui le composent sont comprimés en une matière solide. C’est à cause de la pression de toute la roche au-dessus. 

L’intérieur de la Terre
Les températures à l’intérieur de la Terre varient, allant de 6 000 °C et plus dans le noyau interne à 2 000 °C et moins dans la croûte (<a href="http://www.sci-news.com/physics/article01040.html">source of temperatures</a>) ((© 2019 Parlons sciences, utilisation d’une image par vectorisation de Mats Halldin : Chabacano [CC BY-SA 3.0 par <a href="https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Jordens_inre.svg">Wikimedia Commons</a>).

 

 

Quelles sont les couches de Mercure?

Examinons ensuite Mercure. La surface de Mercure est rocheuse et couverte de cratères d’impact. C’est la planète qui ressemble le plus à la Lune. Tout comme la Terre, Mercure a une croûte, un manteau et un noyau. 

Mercure est la plus petite des planètes rocheuses. Mais son noyau est le plus gros. Il est surtout composé de fer liquide. Le noyau de Mercure constitue plus de 60 % du volume total de la planète. Par comparaison, le noyau de la Terre ne représente que 15 %. 

Les scientifiques ne savent pas exactement pourquoi le noyau de Mercure est aussi gros. Ils pensent que Mercure pourrait s’être formée au tout début du système solaire à partir de vapeur d’eau. Cette vapeur d’eau a probablement été créée par des objets appelés planétésimaux. Ces planétésimaux contenaient probablement beaucoup de fer. C’est ce qui expliquerait pourquoi l’intérieur de Mercure est aussi riche en fer. 

La structure interne de Mercure
Représentation graphique de la structure interne de Mercure (Source : <a href="https://solarsystem.nasa.gov/news/908/discovery-alert-a-closer-look-at-mercurys-spin-and-gravity-reveals-the-planets-inner-soli…">Goddard Space Flight Center de la NASA</a>).
Coupes transversales de la Lune et des planètes rocheuses
Coupes transversales de la Lune et des planètes rocheuses montrant l’emplacement de la croûte, du manteau et du noyau de chacune (NASA par <a href="https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Terrestial_Planets_internal_en.jpg">Wikimedia Commons</a>).

Quelles sont les couches de Mercure?

Examinons ensuite Mercure. La surface de Mercure est rocheuse et couverte de cratères d’impact. C’est la planète qui ressemble le plus à la Lune. Tout comme la Terre, Mercure a une croûte, un manteau et un noyau. 

Mercure est la plus petite des planètes rocheuses. Mais son noyau est le plus gros. Il est surtout composé de fer liquide. Le noyau de Mercure constitue plus de 60 % du volume total de la planète. Par comparaison, le noyau de la Terre ne représente que 15 %. 

Les scientifiques ne savent pas exactement pourquoi le noyau de Mercure est aussi gros. Ils pensent que Mercure pourrait s’être formée au tout début du système solaire à partir de vapeur d’eau. Cette vapeur d’eau a probablement été créée par des objets appelés planétésimaux. Ces planétésimaux contenaient probablement beaucoup de fer. C’est ce qui expliquerait pourquoi l’intérieur de Mercure est aussi riche en fer. 

La structure interne de Mercure
<p>Repr&eacute;sentation graphique de la structure interne de Mercure (Source&nbsp;: <a href="https://solarsystem.nasa.gov/news/908/discovery-alert-a-closer-look-at-mercurys-spin-and-gravity-reveals-the-planets-inner-soli…">Goddard Space Flight Center de la NASA</a>).</p>

Quelles sont les couches de Vénus?

Examinons maintenant Vénus, la voisine de la Terre. Vénus a une taille, une masse et une densité très similaires à celles de la Terre. C’est pourquoi les scientifiques supposent habituellement que l’intérieur de la planète est très semblable à celui de la Terre. Malheureusement, les scientifiques ne savent pas grand-chose de l’intérieur de Vénus. C’est très difficile d’étudier Vénus parce que son atmosphère est très épaisse et dense. De plus, Vénus est extrêmement chaude!

Le savais-tu? 

Les géologues qui étudient la géologie de la Lune de la Terre, ainsi que d’autres planètes et leurs lunes, les comètes, les astéroïdes et les météorites sont appelés des astrogéologues.

Contrairement à la surface de Mercure, la surface de Vénus semble plutôt lisse. C’est parce qu’il y a des plaines volcaniques sur toute la surface de Vénus. L’activité volcanique sur Vénus répand de la lave fraîche. La lave se refroidit et forme de nouvelles roches. 

Certains scientifiques croient que les volcans sur Vénus sont entrés en éruption récemment. Il se pourrait même qu’ils le soient encore. Vénus pourrait même passer par des phases où tous ou la plupart de ses volcans entrent en éruption en même temps. Si cela se produit, alors toute la planète est recouverte de roches neuves! 

De toutes les planètes du système solaire, Vénus est de loin celle qui a la plus grande activité volcanique. 

Image de la planète Vénus
La planète Vénus (Source : NASA via <a href="https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Venus.jpg">Wikimedia Commons</a>).

Quelles sont les couches de Mars? 

Examinons enfin Mars. Mars a perdu une grande partie de sa chaleur interne. Cela signifie que son noyau est partiellement solide. Comment les scientifiques peuvent-ils savoir que Mars avait plus de chaleur interne? Parce que Mars abrite certains des plus grands volcans du système solaire! De plus, certaines des plus vieilles roches de la planète sont magnétisées. Cela signifie que Mars a déjà eu un noyau liquide qui a créé un champ magnétique, tout comme celui de la Terre. 

Olympus Mons, nom latin pour « mont Olympe », le plus grand volcan connu du système solaire
Olympus Mons, nom latin pour « mont Olympe », le plus grand volcan connu du système solaire (Source: <a href="https://www.jpl.nasa.gov/spaceimages/details.php?id=PIA00300">NASA Jet Propulsion Laboratory</a>).

 

Le savais-tu? 

Le plus grand volcan du système solaire se trouve sur Mars. Il est appelé Olympus Mons.

Comment savons-nous à quoi ressemble l’intérieur des planètes?

Tu te demandes peut-être, comment on sait tout ça? On ne peut pas vraiment prendre un couteau géant et ouvrir les planètes. Alors, comment les scientifiques savent-ils à quoi ressemble l’intérieur des planètes? 

En fait, il existe quelques façons différentes d’étudier l’intérieur d’une planète. Par exemple, les scientifiques peuvent étudier les vibrations d’une planète. Quand les roches se déplacent, cela cause des vibrations. Ces vibrations donnent des indices sur ce qui se passe à l’intérieur d’une planète. Les scientifiques peuvent mesurer ces vibrations au moyen de capteurs de mouvement particuliers appelés sismomètres

Il y a des sismomètres partout sur la Terre. Les astronautes en ont même laissé quelques-uns sur la Lune pendant les missions Apollo. 

Comme pour les autres planètes rocheuses, la plupart de nos renseignements proviennent de satellites et d’autres sondes spatiales. Par exemple, la sonde Mariner 10 a survolé Mercure dans les années 1970. Elle a fourni de nombreux renseignements sur la planète aux scientifiques. La sonde Venus Express a orbité autour de Vénus de 2006 à 2014. Celle-ci a transmis beaucoup d’informations sur Vénus à la Terre. De plus, de nombreux orbiteurs différents ont été envoyés vers Mars. 

Lorsqu’un orbiteur fait le tour d’une planète, il mesure les roches à la surface. Il mesure également la masse totale de la planète. Ces deux renseignements donnent une idée approximative de l’intérieur d’une planète.

Le savais-tu? 

Les planètes les plus éloignées du Soleil, soit Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune, sont appelées géantes gazeuses. Elles sont composées d’un mélange de gaz et n’ont pas de noyau solide. 

Les scientifiques ne peuvent pas littéralement regarder à l’intérieur d’une planète, pas même la nôtre! Mais ils disposent toutefois de moyens de comprendre ce qui se passe sous la surface. Dans le cas des quatre planètes rocheuses, les sismomètres et les engins spatiaux ont révélé de nombreuses similarités et d’importantes différences. 

Points de départ

Connecter et Relier

  • Aimerais-tu étudier la géologie de planètes lointaines? Pourquoi, ou pourquoi pas? 

Connecter et Relier

  • Aimerais-tu étudier la géologie de planètes lointaines? Pourquoi, ou pourquoi pas? 

Relier la Science et la Technologie à la Société et à l'Environnement

  • Pourquoi est-il important d’étudier les planètes rocheuses? 
  • Les gouvernements devraient-ils dépenser de l’argent et utiliser des ressources pour envoyer des satellites et des sondes spatiales vers des planètes éloignées? 

Relier la Science et la Technologie à la Société et à l'Environnement

  • Pourquoi est-il important d’étudier les planètes rocheuses? 
  • Les gouvernements devraient-ils dépenser de l’argent et utiliser des ressources pour envoyer des satellites et des sondes spatiales vers des planètes éloignées? 

Explorer les Concepts

  • Quelles sont les planètes rocheuses? Quelles caractéristiques ont-elles en commun?
  • Comment les satellites ont-ils permis d’en savoir plus sur les planètes rocheuses? 
  • Qu’est-ce qui est unique au sujet du noyau de Mercure?
  • Qu’est-ce que la présence de roches magnétisées sur Mars indique aux scientifiques? 

Explorer les Concepts

  • Quelles sont les planètes rocheuses? Quelles caractéristiques ont-elles en commun?
  • Comment les satellites ont-ils permis d’en savoir plus sur les planètes rocheuses? 
  • Qu’est-ce qui est unique au sujet du noyau de Mercure?
  • Qu’est-ce que la présence de roches magnétisées sur Mars indique aux scientifiques? 

Nature de la Science / Nature de la Technologie

  • Comment les recherches sur l’espace et les corps célestes diffèrent-elles des recherches et expériences scientifiques typiques réalisées ici sur la Terre? 
  • Peux-tu penser à un type de recherche scientifique réalisée sur la Terre qui présente de grandes ressemblances avec les recherches effectuées dans l’espace? 
  • Pourquoi l’étude des planètes est-elle une proposition à long terme? Si tu devenais un scientifique de l’espace, quelles caractéristiques et compétences devrais-tu posséder?  

Nature de la Science / Nature de la Technologie

  • Comment les recherches sur l’espace et les corps célestes diffèrent-elles des recherches et expériences scientifiques typiques réalisées ici sur la Terre? 
  • Peux-tu penser à un type de recherche scientifique réalisée sur la Terre qui présente de grandes ressemblances avec les recherches effectuées dans l’espace? 
  • Pourquoi l’étude des planètes est-elle une proposition à long terme? Si tu devenais un scientifique de l’espace, quelles caractéristiques et compétences devrais-tu posséder?  

Littératie Médiatique

  • Les mondes souterrains ont fait l’objet de livres et de films au fil des années. Par exemple, Jules Verne a écrit le livre Voyage au centre de la Terre en 1864. Connais-tu des livres ou des films de ce genre? Quelles sont les sources d’inspiration du livre ou du film? Quels aspects du livre ou du film semblent fondés sur la compréhension scientifique de la géologie et de la composition d’une planète rocheuse? Quels aspects du livre ou du film semblent n’être que de la fiction? 

Littératie Médiatique

  • Les mondes souterrains ont fait l’objet de livres et de films au fil des années. Par exemple, Jules Verne a écrit le livre Voyage au centre de la Terre en 1864. Connais-tu des livres ou des films de ce genre? Quelles sont les sources d’inspiration du livre ou du film? Quels aspects du livre ou du film semblent fondés sur la compréhension scientifique de la géologie et de la composition d’une planète rocheuse? Quels aspects du livre ou du film semblent n’être que de la fiction? 

Suggestions d'enseignement

  • Cet article peut être utilisé pour appuyer l’enseignement et l’apprentissage des Sciences de la Terre, des matériaux et processus de la Terre, des Sciences spatiales et de l’Espace liés aux lunes, aux planètes, à l’intérieur de la Terre et au cycle des roches. Les concepts introduits sont les suivants : tellurique, système solaire, croûte, manteau, fusion, noyau, noyau externe, champ magnétique terrestre, noyau interne, Mercure, cratère d’impact, planétésimaux, Vénus, lave, Mars, magnétisé, sismomètres, satellites et orbiteurs. 
  • Avant de lire cet article, les enseignants pourraient fournir aux élèves un Guide d’anticipation pour les aider à approfondir leurs connaissances des planètes rocheuses. Les fiches reproductibles prêtes à l’emploi de cette stratégie d’apprentissage sont disponibles en formats [Google doc] et [PDF], ainsi qu'une clé de correction en format [PDF].
  • Après avoir lu cet article, les enseignants pourraient demander aux élèves de concevoir un tableau, un organisateur graphique ou un résumé graphique qui compare les caractéristiques et les éléments des couches des planètes rocheuses. 

Suggestions d'enseignement

  • Cet article peut être utilisé pour appuyer l’enseignement et l’apprentissage des Sciences de la Terre, des matériaux et processus de la Terre, des Sciences spatiales et de l’Espace liés aux lunes, aux planètes, à l’intérieur de la Terre et au cycle des roches. Les concepts introduits sont les suivants : tellurique, système solaire, croûte, manteau, fusion, noyau, noyau externe, champ magnétique terrestre, noyau interne, Mercure, cratère d’impact, planétésimaux, Vénus, lave, Mars, magnétisé, sismomètres, satellites et orbiteurs. 
  • Avant de lire cet article, les enseignants pourraient fournir aux élèves un Guide d’anticipation pour les aider à approfondir leurs connaissances des planètes rocheuses. Les fiches reproductibles prêtes à l’emploi de cette stratégie d’apprentissage sont disponibles en formats [Google doc] et [PDF], ainsi qu'une clé de correction en format [PDF].
  • Après avoir lu cet article, les enseignants pourraient demander aux élèves de concevoir un tableau, un organisateur graphique ou un résumé graphique qui compare les caractéristiques et les éléments des couches des planètes rocheuses. 

En savoir plus

L'intérieur des planètes et satellites - Wikibooks (Planétologie) un guide détaillé faisant partie d'un grand "livre", comprenant la structure interne des planètes telluriques et gazeuzes, composition chimique et minéralogique des couches, et chaleur et température interne des planètes

Références

Andrei, M. (2018, aout 21). What are the layers of the Earth? ZME Science.

Cofield, C. (2016, octobre 16). Volcanoes on Venus erupted recently, new study suggests. Space.com.

Gammon, K. (2019, février 08). Terrestrial planets: Definition & facts about the inner planets. Space.com.

NASA Jet Propulsion Laboratory. (n.d.). How do we see inside of a planet's crust?

NASA Mars Exploration. (n.d.). Orbiters.

Redd, N. T. (2012, novembre 17). What is Venus made of? Space.com.

Redd, N. T. (2016, octobre 14). What is Mercury made of? Space.com.

Sharp, T. (2017, décembre 12). What is Mars made of? Space.com.

Shiga, D. (2007, mai 31). Lab study indicates Mars has a molten core. New Scientist.