Densité et masse maximale d'une planète rocheuse ?

[Gilgamesh]

Comment font les astrophysiciens pour déterminer la bien nommée "zone habitable" d’un système stellaire ?

La ZH classiquement c'est la zone dans laquelle la température d'équilibre du corps noir permet d'avoir de l'eau liquide à la surface. En étant très restrictif, c-a-d sans prendre en compte l'effet de serre, la Terre n'y serait pas (temperature d'équilibre du corps noir : -18°C) ce qui serait un comble.

Mais au moins le calcul est simple et permet un premier degrossissage.

Mais j'ai sous les yeux le calcul d'une ZH où on prend en compte l'hypothèse géodynamique (la planète est active et recycle le CO2 par subduction - volcanisme) ce qui augmente fortement la durée de la ZH.

Comment pourrais-je moi-même procéder de manière à être exhaustif et efficace ?
Existe-t-il une telle quantité de paramètres que les scientifiques en viennent à l’approximation en s’intéressant à un nombre plus restreint d’entre eux ?

Mais ouiiiii... Toute approche scientifique est obligé de s'imposer quelques hypothèses restrictives sinon on n'en fini pas !

En fait, comme c'est d'une démarche astrophysique qu'il s'agit, les équipes ont en général "une idée derrière la tête". Et cette idée se rattache en général à un programme d'observation. En général, on publie pour être lu, c'est à dire que le papier va aider d'autres chercheurs dans leur recherche. Et tout au bout il y a un téléscope . Calculer la masse maximale d'une planète à eau liquide n'est pas en soi un but intéressant si on ne se fixe aucune limite. Et c'est dans le fond ce qui te bloque.

A la base tu lis qu'un coeur planétaire de plus de 15 M_T s'enveloppe d'une atmosphère gazeuse. Le noyau en question n'est d'ailleurs pas tellurique, puisqu'il inclue en masse des glaces planétaires.

Mais je peux bien imaginer un processus dans lequel un Jupiter migre près de son étoile et se fait dépouiller de son enveloppe, pour former une planete "chtonienne" puis collisionne avec un autre corps de même nature pour former un gros pépère de 30 M_T. Le disque d'accrétion étant dissipé depuis longtemps, ce coeur restera nu. Et on peut continuer comme ça longtemps. On peut imaginer que ces coeurs sont entièrement fait de métaux et on augmente encore formidablement l'accélération de surface. La température de surface va certe s'élever mais si on supprime tous les isotopes radioactifs alors l'eau restera liquide, and so one.

Une bonne réflexion scientifique, c'est celle qui fait le choix des bonnes hypothèses. Ca ne veut pas dire qu'il faille être conservateur sur tout. Par exemple, c'est en imaginant que des grosses planètes puissent orbiter très près de leur étoiles qu'on a fait les premières découvertes. Mais tu vois que tout était guidé par la perspective de contraindre l'observation : vers où pointer le téléscope ? Que dois-je rechercher ? Quel signal pertinent prendre en compte ?

Dans quelles mesures les molécules atmosphériques absorbent-elles l’énergie du rayonnement solaire incident (photons) ?

Et plus généralement comment cela se passe-t-il pour un gaz quelconque ?

L'absorbtion moléculaire c'est un phénomène intime, c'est lié à des phénomène de rotation moléculaire et chaque molécule à son spectre d'absorbtion. Y'a que des tables pour prendre en compte cet aspect.


a+
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[Geb]

Mon but principal en fait c'était de prouver que certaines affirmations que j'avais rencontré étaient fausses. La plus dépourvue d'intérêt d'abord... Superman serait né sur une planète avec 5 g en surface. Ce qui selon moi était physiquement impossible...

J'avoue que c'est une simple expérience de pensée sans grande intérêt mais à l'époque j'étais fasciné par les livres traitant de l'explication scientifique de certains pouvoirs de Superman que l'on publiait de manière ludique.

Ensuite, j'ai lu que l'éventail des formes de vies complexes étaient fortement mise à mal non pas pour une gravité en surface réduite (à laquelle la vie telle que nous la connaissons semblerait particulièrement bien s'adapter). Mais par contre, au delà de 3 fois la gravité terrestre, excepté en milieu aquatique peu de grands vertèbrés (comme la souris par exemple) pourraient survivres. Je voulais donc savoir si la gravité maximale pourrait au moins aller jusqu'à une telle valeur.

Par après, j'ai lu les résultats d'une étude ou des scientifiques faisait subir à des drosophiles toute une jeunesse en hypergravité (3 g). Au delà des résultats surprenants de l'expérience, la même question m'est venue. Il n'était donc pas question d'une seule lecture. Mais la seule que j'ai mentionné était aussi la plus appropriée à figurer dans un forum d'astrophysique.

Si j'ai mentionné une planète ou la présence d'eau liquide est possible c'était pour introduire un des principaux paramètres limitants à l'apparition de la vie. Une condition sine qua non, certe simplifiée, pour commencer.

Je m'étais déjà imposé des limites donc... Mais j'avoue que tout mon raisonnement ne figure pas sur le forum. Je me disais que vous pourriez juger de la pertinence de ces affirmations simples et éventuellement les complèter ou les grouper... Pour convenir d'autres facteurs limitants.

Les caractéristiques de l'étoile ont une influence sur :

Les phénomènes atmosphériques : diffraction, vent, aurores boréales et australes

L'éventail des formes de vie : radiations mortelles et durée de vie de l'étoile

La distance à l'étoile influence :

La vitesse de rotation : elle peut à la longue se synchronisée avec l'étoile

La vitesse de révolution : selon l'étoile et la distance à celle-ci

Les variations de gravité en surface : différences des rayons

Le rayon équatorial : position de la planète par rapport à l'eccliptique

Les phénomènes polaires : intensité du vent solaires

La température en surface : énergie reçue par la planète

La masse de la planète influence :

Le rayon moyen : pour une densité du noyau permettant une magnétosphère protectrice

La présence d'un satellite : pour stabiliser la planète ?

La vitesse de rotation : qui augmente globalement avec la masse

La gravité en surface : augmentant avec la densité

La présence d'un atmosphère : effet de serre, masse des molécules dans l'air

La température en surface : à priori plus elle attire de gaz, plus elle est froide (ou influence de l'effet de serre)

La présence d'eau liquide a une influence sur :

La température en surface : couverture nuageuse et amplitude thermique planètaire

La présence de plancton marin : ensoleillement et gaz carbonique

La présence d'une couche d'ozone : masse des végétaux terrestres et aquatiques

La présence de végétaux : gaz carbonique, ensoleillement et température de surface


En fait je ne les aie pas postées parce qu'elles montrent à quel point le problème vient de facteurs multiples. Je préférais poser des questions précises et non pas partir dans tous les sens. Ensuite il fallait que le post respecte une tendance astrophysique et non pas de biologie ou autres.

Merci d'avance pour vos réponses que j'espère nombreuses.

[the doc]

Tout a fait, c'est en effet l'idée. Les modèle de formations des systèmes planétaires font intervenir un disque sédimenté de grumeaux de poussière (grumeaux centimétrique alors que les poussières à la base sont micrométrique) au sein d'un disque de gaz plus épais (> 1UA). Ces grumeaux s'agglomèrent et il se forme un planétessimal de taille kilométrique qui "nettoie" son sillon planétaire de toutes les poussières qui s'y trouvent, en les collectant par gravité. C'est une phase courte, par construction, problématique car instable (en deça d'1 km le corps, trop affecté par la trainée visqueuse spirale vers l'étoile en qq siècles). L'étape suivant correspond a des collision de planètessimaux, formé par centaines de milliards, pour former des corps de tailles 'megametrique' (qq fraction du diamètre terrestre jusqu'à 10 fois plus). La aussi on a un phénomène de boule de neige gavitationnel. Qand un planétessimal a atteint une taille critique, il nettoie sont orbite pour atteindre ce qu'on appelle sa masse d'isolation, et former un "coeur planétaire" d'environ 1/10e de masse terrestre (ce qui représente l'agglomération d'environ 1 millard de planéssimaux). C'est une phase relativement rapide également 0,1 MA. Le simulations numérique montrent qu'ensuite les orbites des coeurs planétaires se perturbent les unes les autres et que de ciculaire initialement elles deviennent élliptique ce qui favorisent les trajectoires de collision. C'est la phase de nettoyage du système durant laquelle les corps silicaté atteignent leur taille maximal. C'est une phase relativement longue, de l'ordre de 10 MA. Mais quand le seuil fatidique de gravité est atteint le noyau s'habille de gaz en 0,1 MA a peine et ça donne un Jupiter ou un Saturne.

a+

Bonsoir, n'étant pas spécialiste de ce domaine qui pourtant m'intéresse j'ai été intriguer sur la dernière phrase sur le gaz habillant le noyau, en fait ma question est de savoir si finalement à partir de ce stade le seuil de masse critique d'une planète tellurique est connu?

n'hésitez pas à donner de la documentation, je suis preneur.

[Gilgamesh]

Bonsoir, n'étant pas spécialiste de ce domaine qui pourtant m'intéresse j'ai été intriguer sur la dernière phrase sur le gaz habillant le noyau, en fait ma question est de savoir si finalement à partir de ce stade le seuil de masse critique d'une planète tellurique est connu?

n'hésitez pas à donner de la documentation, je suis preneur.

C'est de l'ordre de 15 masses terrestres, mais ça dépend de la densité du disque en gaz, donc pas évident d'être plus précis.

a+