Planètes telluriques et taille

[invite9137ea99]

Bonjour à tous. Il existe une littérature abondante sur la formation des étoiles, mais j'aimerais trouver des articles traitant de la taille maximale qu'une planète tellurique peut atteindre.
J'ai crois comprendre qu'au delà d'une certaine taille, la planète devient à majorité gazeuse du fait de son attraction gravitationnelle accrue sur l'hydrogène présent dans l'espace. Je suppose cependant que rien n'empêche le noyau tellurique d'accroitre encore son volume. Mais il y a t-il une limite ? Une planète peut-elle donner naissance à une étoile ?
Récemment aussi, je me suis fait la réflexion sur la valeur de g sur Terre par rapport à la Lune. Malgré une masse de plus de 80 fois supérieure, la valeur de g n'est que 6 fois supérieure. Cela se comprend du fait que l'attraction gravitationnelle décroit inversément au carré de la distance (approximation newtonienne) par rapport au centre de la planète. Mais donc, une planète tellurique voit son attraction gravitationnelle croître avec une augmentation décroissante par rapport à sa masse. J'imagine que le côté positif de ce constat est une bonne chose pour la fenêtre de tir pour l'émergence de la vie jusqu'à des mammifères. Existe t-il d'autres considérations à prendre en compte du fait de l'augmentation de la masse d'une planète ?
Je vous présente déjà mes excuses pour ces questions sans doute naïves, mais je ne doute pas que vos réponses seront certainement davantage intéressantes. Merci.
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[invite6c250b59]

Une planète peut-elle donner naissance à une étoile ?

Une étoile, par définition, comporte assez d'hydrogène pour enclencher des réactions de fusion. Une planète tellurique, par définition, comporte très peu d'hydrogène. Donc, non.

Existe t-il d'autres considérations à prendre en compte du fait de l'augmentation de la masse d'une planète ?

Probablement la quantité de chaleur (ou plutôt l'allongement du temps nécessaire avant refroidissement), ce qui est un facteur positif, ainsi que le fait qu'une trop grosse planète tellurique a des chances d'être le noyau d'une géante dont l'atmosphère a été soufflée (l'étoile est trop vieille et ça a fait boom) ou aspirée (la géante était trop proche de son étoile et ça a fait sllluuurp), ce qui constitue un historique peu encourageant pour la présence de vie.

[Tawahi-Kiwi]

Bonjour à tous. Il existe une littérature abondante sur la formation des étoiles, mais j'aimerais trouver des articles traitant de la taille maximale qu'une planète tellurique peut atteindre.

Tu peux chercher du cote des super-Earth, il y a pas mal de litterature sur leur decouverte, et sur les consequences que cela pourrait avoir de "vivre" a leur surface

Je suppose cependant que rien n'empêche le noyau tellurique d'accroitre encore son volume. Mais il y a t-il une limite ?

La quantite de materiau refractaire dans la nebuleuse protoplanetaire. Si on prend notre systeme solaire, il ne reste pas grand chose a se mettre sous la dent, 99,86% pour le soleil, 0,138% pour les geantes gazeuses, les 0,002 pourcent restant inclut l'entierete des planetes telluriques, satellites, asteroides et cometes.

Tout les systemes stellaires ne sont pas egaux quant a leur metallicite, mais il ne faut pas s'attendre a de gigantesques differences.

Une planète peut-elle donner naissance à une étoile ?

Non, Gilgamesh a deja repondu dans d'autres discussions sur ce sujet (en astrophysique). Au mieux, on a de la matiere degeneree au coeur de la planete, mais il y a encore beaucoup de marge avant d'atteindre une naine brune, ou une vraie etoile. Rien que pour une naine brune, il faut deja compter au moins une grosse dizaine de masse jovienne.

Existe t-il d'autres considérations à prendre en compte du fait de l'augmentation de la masse d'une planète ?

Au niveau tectonique, plus la masse est elevee plus on semble se diriger vers une tectonique globale stable de type 'stagnant lid' similaire a la tectonique venusienne. Cela inclurait donc des resurfacements magmatiques periodiques qui rendrait l'emergence de la vie impossible.

T-K

[zebular]

Bonjour à tous. Il existe une littérature abondante sur la formation des étoiles, mais j'aimerais trouver des articles traitant de la taille maximale qu'une planète tellurique peut atteindre.
J'ai crois comprendre qu'au delà d'une certaine taille, la planète devient à majorité gazeuse du fait de son attraction gravitationnelle accrue sur l'hydrogène présent dans l'espace. Je suppose cependant que rien n'empêche le noyau tellurique d'accroitre encore son volume. Mais il y a t-il une limite ? Une planète peut-elle donner naissance à une étoile ?
Récemment aussi, je me suis fait la réflexion sur la valeur de g sur Terre par rapport à la Lune. Malgré une masse de plus de 80 fois supérieure, la valeur de g n'est que 6 fois supérieure. Cela se comprend du fait que l'attraction gravitationnelle décroit inversément au carré de la distance (approximation newtonienne) par rapport au centre de la planète. Mais donc, une planète tellurique voit son attraction gravitationnelle croître avec une augmentation décroissante par rapport à sa masse. J'imagine que le côté positif de ce constat est une bonne chose pour la fenêtre de tir pour l'émergence de la vie jusqu'à des mammifères. Existe t-il d'autres considérations à prendre en compte du fait de l'augmentation de la masse d'une planète ?
Je vous présente déjà mes excuses pour ces questions sans doute naïves, mais je ne doute pas que vos réponses seront certainement davantage intéressantes. Merci.

J'ai,personellement,été transporté par cette conférence:https://www.youtube.com/watch?v=sm9elKtLgLY
à vous d'en juger

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite9137ea99]

Merci à tous pour vos réponses passionnantes et complémentaires.
Si je comprends bien, très peu de chances pour rencontrer une énorme planète tellurique.
Comme dit, l'étoile principale (ou éventuellement un système double) se taille la part du lion, et il ne reste que des miettes pour former les planètes. A ce propos, a t-on une idée du volume qui serait atteint par une planète qui serait composée de tous les "résidus" présent dans la ceinture de Kuiper, donc par Pluton et tous ses petits copains ?

Et supposons, rien que pour le plaisir, qu'une planète ne soit pas en manque de "combustible" et qu'incessamment des météorites viendraient augmenter son volume. Quel serait les étapes importantes lors de la montée en masse ?

Encore merci, et je vais de ce pas, visionner le lien youtube recommandé.

[invite6c250b59]

la quantité de chaleur (....), ce qui est un facteur positif

...négatif, merci TK

(récompense: les flamands roses ont un mécanisme de verrouillage du "genou" qui fait de l'unipatisme une position de confort -ou du moins cela explique qu'ils fassent ça même hors de l'eau)

[Tawahi-Kiwi]

A ce propos, a t-on une idée du volume qui serait atteint par une planète qui serait composée de tous les "résidus" présent dans la ceinture de Kuiper, donc par Pluton et tous ses petits copains ?

Oui, et c'est pas grand chose; au mieux 1/10 de la masse de la Terre. Il y a plus dans le nuage d'Oort (~5x la masse terrestre), mais tout comme la ceinture de Kuiper, ce n'est pas vraiment du materiel 'tellurique'. Essentiellement des volatils geles et de la glace d'eau.

Et supposons, rien que pour le plaisir, qu'une planète ne soit pas en manque de "combustible" et qu'incessamment des météorites viendraient augmenter son volume. Quel serait les étapes importantes lors de la montée en masse ?

A partir de 10 masse terrestre, on quitte le domaine des planetes telluriques (les super-terres) et on entre dans la categorie des mini-neptunes (si on continue, on arrive dans les geantes glacees, puis les geantes gazeuses).

Si on imagine une planete tellurique de masse jovienne, il est tres probable que le coeur soit fait de matiere degeneree et que l'on aie affaire a une sorte de naine brune plutot qu'une planete.

Probablement la quantité de chaleur (ou plutôt l'allongement du temps nécessaire avant refroidissement), ce qui est un facteur positif,

Ma remarque est plus d'ordre geochimique. La differentiation qui a lieu dans une super-terre permet la formation d'une lithosphere tres epaisse qui bloque toute chance d'avoir une tectonique de type plaques comme sur Terre. La chaleur s'accumule donc (la conduction au travers de la lithosphere et le faible magmatisme ne sont pas suffisant), entrainant une fusion du manteau superieur. Au bout d'un moment, tout cela devient instable, la lithosphere se disloque et tout ce magma situe juste en dessous recouvre une bonne partie de la surface. Ce n'est pas la quantite de chaleur qui pose probleme, mais plutot son evacuation.

T-K

[invite9137ea99]

"A partir de 10 masse terrestre, on quitte le domaine des planetes telluriques (les super-terres) et on entre dans la categorie des mini-neptunes (si on continue, on arrive dans les geantes glacees, puis les geantes gazeuses)."

Mais ça c est au cas où la matière première avalée par la méga-planète serait de l'hydrogene ou de l'eau, non ? Ma demande concernait un apport provenant d'éléments lourds (Mendeléevement parlant...)
La pression de dégénérescence empêcherait la densité d'augmenter mais pas le volume. ..
Peut etre que la question n'a pas beaucoup d'intérêt puisqu'il semble que cela ne se produise pas dans la nature, mais juste qu"en serait il en théorie... Merci.

[Tawahi-Kiwi]

Mais ça c est au cas où la matière première avalée par la méga-planète serait de l'hydrogene ou de l'eau, non ?

Disons que c'est le cas naturel. Il est difficile d'avoir un systeme ou hydrogene et helium serait absent.

Ma demande concernait un apport provenant d'éléments lourds (Mendeléevement parlant...)
La pression de dégénérescence empêcherait la densité d'augmenter mais pas le volume. ..
Peut etre que la question n'a pas beaucoup d'intérêt puisqu'il semble que cela ne se produise pas dans la nature, mais juste qu"en serait il en théorie... Merci.

L'augmentation de conditions P-T donne des changements au niveau de la physique classique. Alors que le manteau inferieur terrestre est inchange de 670km a 2900km de profondeur (Mg-Si-O en structure perovskite), ce meme manteau a des centaines voire des milliers de GPa est davantage stratifie et d'autres couches (que notre manteau inferieur et les couches du manteau superieur) apparaissent. Entre autre, un equivalent silicate de notre noyau externe (une partie du manteau inferieur serait donc liquide) qui produirait sont propre champ magnetique.
Le noyau (Fe-Ni-Si?) peut egalement transitioner en un alliage cubique compact d'une densite de 17-18 g/cm³.

Pour les pressions extremes du noyau, on peut imaginer (mais je doute que ce soit des conditions possibles dans la nature) d'arriver a de la matiere degeneree, mais je ne sais pas exactement ce que cela impliquerait....on serait toujours a des annees lumieres des conditions de temperature pour changer une planete tellurique en une naine brune.

T-K

[invite6c250b59]

Ma remarque est plus d'ordre geochimique. La differentiation qui a lieu dans une super-terre permet la formation d'une lithosphere tres epaisse qui bloque toute chance d'avoir une tectonique de type plaques comme sur Terre. La chaleur s'accumule donc (la conduction au travers de la lithosphere et le faible magmatisme ne sont pas suffisant), entrainant une fusion du manteau superieur. Au bout d'un moment, tout cela devient instable, la lithosphere se disloque et tout ce magma situe juste en dessous recouvre une bonne partie de la surface. Ce n'est pas la quantite de chaleur qui pose probleme, mais plutot son evacuation.

Merci. Est-ce que ce mécanisme s'appliquerait inévitablement à partir d'une certain masse, ou cela devrait dépendre de la composition chimique de la planète? Par exemple, que se passerait-il en cas de planète plus carbonée que siliceuse, ou même plus simplement une planète avec un océan de quelques kilomètres?

[Tawahi-Kiwi]

Merci. Est-ce que ce mécanisme s'appliquerait inévitablement à partir d'une certain masse, ou cela devrait dépendre de la composition chimique de la planète?

Pour les planetes plus ou moins chondritiques (tout les planetes telluriques du systeme solaire), ce sera sans doute plus ou moins la meme chose. Les proportions de metal (Fe-Ni) et de silicates (Si, Fe, Mg, Ca, Na, K, Ti) varient mais pas de maniere enorme. Fe-Ni forme l'essentiel du noyau, Mg-SiO₄, l'essentiel du manteau (avec Fe et Ca) et Na,Ca,K,Ti,SiO₄ (avec Fe et Mg), l'essentiel de la croute. Maintenant, je m'avance beaucoup en disant que ce materiel chondritique est universel, et il est vrai que si le rapport (Fe-Ni)/(Mg-Ca) est fort different, on pourrait avoir beaucoup d'autres solutions possibles en terme de geodynamique globale. Je vois d'ailleurs sur le wiki des super-terres que certains modeles donnent une croute beaucoup moins epaisse, et donc une tectonique des plaques qui serait alors plus active. Je ne sais pas sur quoi se base ce modele. Si on considere une concentration faible en oxygene, les possibilites sont encore plus nombreuses ce qui nous amenerait notamment a ton point suivant:

Par exemple, que se passerait-il en cas de planète plus carbonée que siliceuse

Pour les planetes carbonees, ce serait le carbone qui dominerait sur l'oxygene; le silicium n'est pas forcement different.
Je ne suis pas sur que l'on sache exactement (ou meme vaguement) ce qui se passe dans le cas des planetes carbonees, encore plus avec un super-terre carbonee. Le noyau ne sera sans doute pas fondamentalement different (Fe-Ni (+C,S), par contre, le manteau serait fait de carbure de silicium, ce qui change completement la donne, et une croute de graphite et diamant....
A l'heure actuelle, cela reste un objet assez theorique (exception faite de 55 cancri e, qui pourrait etre carbonee).

ou même plus simplement une planète avec un océan de quelques kilomètres?

La quantite d'eau importe sans doute peu (tant qu'il y en a quand meme pas mal, sinon on fini comme Venus, quelque soit la taille). Meme sur Terre, on a des oceans de plusieurs kilometres mais les roches sous-jacentes ne sont saturees en eau que sur 2-3km tout au plus (apres avoir macerer pendant plusieurs centaines de millions d'annees). Ce n'est sans doute pas en mettant beaucoup plus d'eau que cela va changer; tout va finir en surface, augmenter evidemment la pression minimum pour les roches, mais l'incorporation de plus d'eau dans la lithosphere profonde et le manteau, je n'y crois pas trop.

Encore que, si on considere vraiment beaucoup d'eau, du style un ocean de ~500km de profondeur ou plus, on atteint alors ce que les petrologues appelle le second point critique de l'eau, ou il n'y a plus de distinction entre l'eau (sous forme de fluide hydrothermal) et la roche (sous forme de magma). Il y a solubilite complete de l'un dans l'autre et il est alors peut etre possible d'amener beaucoup plus d'eau dans la croute et le manteau.

T-K

[invite6c250b59]

Un régal

[invite6c250b59]

Du nouveau sur ce front: https://www.nature.com/articles/s41550-019-0878-9

[invite9137ea99]

On ne s'en lasse pas....

[yves95210]

Salut,

l'article cité par Jiav est en accès libre sur arxiv.