Vent stellaire et refroidissement d'une planète

[invite14ef0270]

Bonsoir,
J'étudie dans le cadre d un exposé les conditions nécessaires au développement de la vie sur une planète. J'essaie de montrer la nécessité d'un champ magnetique. Et là, deux problèmes se posent :

-pour mettre en avant l'importance de la présence d'un champ magnetique sur terre, je veux montrer que les vents stellaires augmentent fortement la température des gaz de l'atmosphère, qui ont donc ainsi une vitesse moyenne supérieure à la vitesse de libération.
Pour cela, j'ai fait l'hypothèse que le vent solaire est constitué d'un ensemble de protons assimilés à de petites billes ayant la même vitesse et j'ai calculé la force de pression qu'ils exerceraient sur l'atmosphère terrestre assimilée à une paroi sphérique .
Cependant, je trouve une pression ridicule de l'ordre d un nanopascal. Je ne pense pas m'être trompé mais plutôt que mon modèle n'est pas juste.

- j'aimerais aussi déterminer la durée au bout de laquelle une planète se solidifie complètement (plus de noyau liquide=pas de champ magnetique). Pour cela, je fais l hypothèse que la planète est une boule homogène et se forme avec une température égale en tous ses points.
Cependant, je n'ai pas encore les connaissances requises pour ca (je viens de terminer ma mpsi, je n'ai donc pas étudié les transferts thermiques). J'ai lu quelques pdf traitant en particulier de la loi de fourrier et de l'équation de conduction, mais je n'ai pas compris grand chose (enfin comment les appliquer)... Ca me ferait donc plaisir que quelqu'un me donne la marche à suivre pour résoudre ce problème.
Merci d'avance.
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[saint.112]

Je suppose que tu as déjà lu des choses comme Origine de la vie ou mieux, en anglais, Abiogenesis pour connaitre l'état actuel du savoir et les théories en présence.
Déjà qu'on ne connait pas avec certitude les conditions qui régnaient sur terre, surtout sur le milliard d'années d’incertitude concernant la période où la vie a émergé, autrement dit il est déjà difficile de savoir les conditions suffisantes, on peut encore moins établir les conditions nécessaires en général. Il est clair qu'il faut de l'eau liquide et donc une température pour le permettre, il faut un certain nombre d'éléments chimiques mais comme on ne sait pas comment a émergé on est dans le noir.
Admettons qu'on arrive à déterminer avec certitude les conditions qui régnaient dans les océans et dans l’atmosphère entre 3,5 et 4 Ga mais que, manque de chance, la vie ait émergé dans des sources hydrothermales, des fumeurs noirs ou blancs, ou autres, totalement isolés du reste, alors les conditions générales sur terre ne seraient absolument pas pertinentes.
L'idée reçue selon laquelle la vie serait apparue dans les océans n'est étayée sur rien et de nombreux arguments militent contre elle.

Le vent solaire est dangereux pour la vie parce qu'il est ionisant et dissocie les molécules complexes. Voir*: Vent solaire.
À ma connaissance les effets du vent solaire sur la température et la pression atmosphériques sont négligeables.

Je ne comprends pas bien la question sur la solidification de la planète. La terre n'est pas totalement solidifiée. Ça dépend d'un certain nombre de facteurs. Entre autres :

• Sa taille. Mars étant plus petite a perdu plus vite sa chaleur par rayonnement.
• Sa concentration en éléments radioactifs. La chaleur interne de la terre est en partie entretenue par la désintégration de ceux-ci.

Nico

[invite14ef0270]

Merci beaucoup pour votre réponse (très rapide). Il est vrai que de nombreux autres facteurs doivent intervenir et je prendrai en compte vos remarques (notamment celle concernant les éléments radioactifs). D'ailleurs je n'ai pas lu Abiogenesis, ca me fera une bonne lecture pour les vacances.
Cependant, en envoyant cette question, j'attendais une réponse un peu plus... mathématique (et même informatique). Je l'avais posté à l'origine dans la rubrique physique (parce que je voulais qu'on m'explique comment on modélise le refroidissement d'une boule homogène) mais elle a été transférée dans cette rubrique. Jaimerais bien que quelqu'un remette cette question à sa place. Excusez moi du dérangement.

[antek]

Cependant, en envoyant cette question, j'attendais une réponse un peu plus... mathématique (et même informatique). Je l'avais posté à l'origine dans la rubrique physique (parce que je voulais qu'on m'explique comment on modélise le refroidissement d'une boule homogène) mais elle a été transférée dans cette rubrique. Jaimerais bien que quelqu'un remette cette question à sa place. Excusez moi du dérangement.

Il faut alors poser la question en physique sans faire intervenir les vents solaires et le refroidissement d'une planète.
Sphère homogène à telle température dans telle ambiance.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite14ef0270]

Si j'ai envoyé ma question sous cette forme, c'est parce que j'espérais avoir des commentaires "supplémentaires" assez precis comme celui de saint.112 qui m'auraient permis d'améliorer mon modèle.
Je trouve qu'une application des mathématiques ou de la physique ne devrait pas etre systématiquement transférée vers son domaine d'application.

[inviteb890a5ee]

Bonjour,

Quelques éléments de réponses dans cet ancien ouvrage d'André BRAHIC - "Planètes & Satellites - 5 leçons d'Astronomie" chez Vuibert 2001 (Epuisé, je crois)

Brahic 1.jpg
Brahic 2.jpg
Brahic 3.jpg

[saint.112]

Je dois dire que j'ai oublié de te souhaiter la bienvenue sur ce forum. Je te recommande donc la lecture de la Charte du forum si ce n'est pas déjà fait. Ceci dit, tu as bien compris le mode d'emploi de ce forum :

• Tu appliques la courtoisie de rigueur quand on commence un fil.
• Ton message est bien rédigé, en bon français (ça parait idiot mais on voit parfois de ces torchons !).
• Tu poses de vraies questions (ça parait idiot aussi mais parfois on se demande… ).

Pour la question mathématique, je suis désolé, je ne vais pas pouvoir t'aider. Mais encore une fois, je doute que le vent solaire ait un effet significatif sur la température et la pression de l'atmosphère et surtout pas “fortement“. Le vent solaire ne représente pas une masse suffisant à mon sens.

La présence d'un champ magnétique et donc d'un bouclier contre le bombardement de particules ne me parait pas non plus faire partie des conditions nécessaires à l'émergence de la vie : la vie est très certainement apparue dans l'eau (peu importe que ce soit dans les océans ou dans des sources hydrothermales ou autre) et l'eau est un excellent bouclier. L'absence de champ magnétique aurait donc pu empêcher ultérieurement la vie de sortir de l'eau et de coloniser les terres émergées mais pas d'exister. On n'aurait donc que des poissons, des oursins, des moules, des crevettes, etc., qui ne visiteraient pas la surface de l'eau. Cela dit on peut supposer que les premiers êtres vivants à coloniser les terres émergées, en fait très certainement des algues s'étendant petit à petit sur l'estran, auraient trouvé le moyen de se protéger.

Pour ton exposé je te conseillerais donc plutôt d'exposer les théories actuellement en présence qui sont fort nombreuses et souvent totalement incompatibles entres elles.
Je pourrais te recommander un livre : Le Soleil, la Terre… la vie : la quête des origines
de Muriel Gargaud, Hervé Martin, Purificación López-García.
Belin - Pour la science.
« Synthèse des connaissances sur l'origine de la vie. L'ouvrage propose de répondre à des questions comme : comment le Soleil est-il né ? Comment la Terre s'est-elle formée ? Comment définit-on la vie ? »
Tu peux peut-être l'emprunter à la bibli.
Il y a des points sur lesquels il y aurait à redire mais c'est une bonne synthèse du savoir actuel. Ça me parait une meilleure base pour faire un exposé vraiment informatif plutôt que de chercher à faire des calculs sur des hypothèses qui ne me semblent ne pas tenir la route.

Nico

[inviteb890a5ee]

La suite

Brahic 4.jpg
Brahic 5.jpg
Brahic 6.jpg

[invite14ef0270]

Merci beaucoup pour votre aide. C'est exactement de ce genre de source dont javais besoin.

[invite14ef0270]

Et à partir de certaines informations comme le rayon de la planète et sa composition en radioéléments, peut on obtenir une "formule" ou même une simulation informatique (que je puisse réaliser) permettant de connaître la durée de vie du noyau de celle-ci?

[saint.112]

Il faudrait que tu regardes du côté de la physique du globe. Mais je me demande si c'est tellement pertinent dans le cadre d'un exposé sur les conditions d'émergence et/ou de développement de la vie.
Nico

[invite14ef0270]

Non, je n'en parlerai pas mais c'est seulement par curiosité.

[invite14ef0270]

Et les océans ne pourraient ils pas s'évaporer s'ils étaient continuellement bombardés par des particules solaires?

[saint.112]

Non, je n'en parlerai pas mais c'est seulement par curiosité.

Commence par là : Géophysique ou plus long et plus complet (comme d'hab) mais en anglais : Geophysics.

Et les océans ne pourraient ils pas s'évaporer s'ils étaient continuellement bombardés par des particules solaires?

Le vent solaire a contribué à l'érosion de l'atmosphère martienne, car la faible gravitation de Mars fait que la vitesse de libération au sommet de l'atmosphère est suffisamment faible pour qu'à la fois l'agitation thermique et l'impact des particules du vent solaire permette d'éjecter les atomes.
Pour les océans (en l'absence de bouclier magnétique), d'une part les particules du vent solaire interagissent fortement avec les atomes de l'atmosphère et donc assez peu d'entre elles parviendraient au niveau de la mer, d'autre part leur énergie me parait tout de même trop faible pour faire s'évaporer une quantité significative d'eau (il faut un paquet d'énergie pour ça).
Pour que l'eau des océans terrestres s'évapore il faudrait une combinaison de rayonnement électromagnétique solaire (IR et visible) et d'effet de serre.

Sur Mars, à mesure que la pression atmosphérique diminuait, l'eau s'est évaporée ou sublimée petit à petit et une fois sous forme de vapeur a subi le même sort que le reste de l'atmosphère.

Nico

[inviteb890a5ee]

Et à partir de certaines informations comme le rayon de la planète et sa composition en radioéléments, peut on obtenir une "formule" ou même une simulation informatique (que je puisse réaliser) permettant de connaître la durée de vie du noyau de celle-ci?

Bonjour,

Quelques éléments trouvés dans cet ouvrage

La chaleur interne de la terre a plusieurs composantes :
- La chaleur résiduelle d'accrétion,
- La chaleur résultant de la différenciation exothermique du noyau et du manteau
- La chaleur de désintégration des éléments radioactifs, les principaux : Uranium 235 (1), Uranium 238 (naturel), Thorium 232 (primordial, période de 14,05 milliards d'années), le Potassium 40. (2)
- La chaleur des radioactivités éteintes (éléments radioactifs à courte mie-vie aujourd'hui complètement éteints)

(1) Wiki : L'énergie libérée par la fission d'un atome d'uranium 235 est de 202,8 MeV = 3,2489 × 10-11 J, soit 19,57 TJ/mol = 83,24 TJ/kg
(2) Les proportions de chaque radioélément ne sont pas mentionnées

'Il y 4 Ga la Terre produisait 4 fois plus de chaleur qu'aujourd'hui. IL y a 2,5 Ga, elle en émettait encore 2 fois plus que de nos jours. Aujourd'hui la production de chaleur interne de la terre est de 42 TW dont plus de 32 TW sont dus à la désintégration radioactive.'

L'énergie consommée en convection est négligeable (mouvements très lents)

[Geb]

Bonjour,

Je pourrais te recommander un livre : Le Soleil, la Terre… la vie : la quête des origines
de Muriel Gargaud, Hervé Martin, Purificación López-García.
Belin - Pour la science.
« Synthèse des connaissances sur l'origine de la vie. L'ouvrage propose de répondre à des questions comme : comment le Soleil est-il né ? Comment la Terre s'est-elle formée ? Comment définit-on la vie ? »
Tu peux peut-être l'emprunter à la bibli.
Il y a des points sur lesquels il y aurait à redire mais c'est une bonne synthèse du savoir actuel.

Je suis assez d'accord avec Nicolas. Même si je pense que c'était une bonne synthèse à l'époque à laquelle la version française de ce livre a été "conçue", c'est-à-dire en juin 2006, soit il y a plus de 10 ans. Par conséquent, il faut être prudent, parce que depuis lors, la recherche a fait des progrès significatifs sur beaucoup de points, surtout en ce qui concerne la formation du Soleil, des planètes telluriques, sur la formation de la Lune, sur l'épisode dit de Grand Bombardement Tardif, etc. Le livre est moins bavard sur l'apparition de la vie proprement dite.

Cordialement.

[saint.112]

Tu as raison, Geb, ce n'est plus vraiment « l'état actuel du savoir » comme je le disais. Néanmoins pour les besoins de l'exposé de Mathias, ça doit être encore assez pertinent. Cela dit il y a peut-être des livres plus récents.
Je renouvelle mes recommandations à Mathias : pour un exposé, plutôt que de se lancer dans des considérations assez spéculatives, il vaut mieux faire une compilation des thèses et des hypothèses en cours.
Nico