Mort du Soleil (et de la Terre)

[Floda200489]

Bonjour,

Est-il possible de me transmettre les données les plus fiables ou consensuelles sur la date de la mort du Soleil et aussi celle de la Terre ?

Je demande cela car j'ai l'impression que les sources se contredisent. J'entends souvent par exemple que le Soleil en est à la moitié de sa vie, mais si l'on en croit d'autres sources, sa durée de vie complète est d'environ 11 à 12 milliards d'années (du moins jusqu'au stade naine blanche). Y a-t-il une subtilité du fait que dans certains cas on ne compte pas le stade de géante rouge ?

Et pour la Terre, j'aimerais savoir si là aussi on sait si elle finira engloutie dans le Soleil ou non. Là aussi les sources divergent, certaines mentionnant ouvertement l'incertitude.

Plus généralement pour les deux questions, j'en reviens à ma première, les données sont elles débattues actuellement ? La science évolue-t-elle rapidement dans ce domaine et si oui, se rapproche-t-on de ce qui semble être un consensus ? Ou peut-être y a-t-il différentes écoles ?
En fait je ne me représente pas bien le nombre d'exemples d'étoiles en fin de vie que nous avons et qui peuvent nous donner une indication fiable pour le Soleil, que nous connaissons bien maintenant ^^'

Merci !
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[physeb2]

Bonjour Floda,

tout dépend de ce que tu veux prendre comme fin.
Lorsque le soleil aura converti une grande partie de son hydrogène en hélium (majoritairement) le cycle de fusion nucléaire sera bien different et se passera ce qui se nomme le flash d'hélium et le soleil deviendra une géante rouge. Cette phase englobera l'orbite de la Terre. Soit la Terre aura été expulsé de son orbite soit elle sera engloutie par le soleil dans cette phase. Vu que ta question se rapporte au couple Terre-Soleil j'imagine que tu te réfère au fait que ce soit équivalent a ce que l'on connait aujourd'hui et donc la fin de combustion de l'hydrogène marque bien la fin de ce cycle.

Si maintenant tu t'intéresse a la viabilité de la vie telle que la notre aujourd'hui la fin sera avant. Car la fusion de l'hydrogène génère de l'hélium et d'autres éléments. Eux même participe en partie a la fusion avec une contribution de plus en plus grande au fur et a mesure. Pour celà la luminosité du soleil augmente peu a peu avec le temps et provoquera des bouleversements climatiques importants. Attention, l'échelle de temps est très longue en comparaison de la monté des températures mesuré sur le siècle dernier. Ce n'est pas une excuse qui peu masquer l'impact humain.

Pour finit, la fin du soleil en tant qu'objet astrophysique va prendre bien plus de temps que les durées que tu indique car il se tranformera en naine blanche, objet qui a une durée de vie tres grande voire hypothétiquement infinie. Cependant il n'aidera pas a la vie a prospérer dans son entourage.

[Floda200489]

D'accord pour le sort incertain de la Terre.
Mais pour les échéances de temps, il y a une incertitude entre 4,5 / 5 milliards d'années et 7 milliards d'années qu'il reste à vivre au Soleil ? Ou alors c'est simplement un abus de langage quand on dit qu'il en est à la moitié de sa vie ?

Et évidemment l'impact de l'être humain à brève échéance n'est pas comparable, mais c'est un autre sujet ^^'

[Gilgamesh]

J'avais détaillé les étapes de la fin du Soleil ici :
https://forums.futura-sciences.com/q...ml#post6714121

et ici également :
https://forums.futura-sciences.com/p...ds-dannee.html

[A voir en vidéo sur Futura]

[JPL]

Mais pour les échéances de temps, il y a une incertitude entre 4,5 / 5 milliards d'années et 7 milliards d'années qu'il reste à vivre au Soleil ?

Il est possible que je sois mort avant. Je ne pourrait donc peut-être pas vérifier ces prévisions.

[Deedee81]

Salut,

D'accord pour le sort incertain de la Terre.
Mais pour les échéances de temps, il y a une incertitude entre 4,5 / 5 milliards d'années et 7 milliards d'années qu'il reste à vivre au Soleil ? Ou alors c'est simplement un abus de langage quand on dit qu'il en est à la moitié de sa vie ?

Voir les liens de Gilgamesh mais en bref
4.5 M d'années c'est l'époque ou le Soleil deviendra une géante rouge (oui le Soleil est à la moitié... environ, c'est difficile à estimer vu qu'il est en période stable).
Et après il devient une naine blanche, étoile "mourante", vers 7 M d'années ? (à confirmer)
puis il continuera ainsi pendant environ 20 M d'années avant de devenir une naine noire (là vraiment morte, mais tout dépend de ce qu'on entend par "mort" )

Notons que la Terre souffrira bien avant. Dans environ 1 M d'années, la luminisoté solaire aura suffisamment augmenté pour emballer l'effet de serre (indépendamment de nos co...ries actuelles avec les fossiles ) et la Terre deviendra comme Vénus.

Mais bon, comme JPL vient de le faire bien comprendre, contrairement à l'effet de serre actuel très médiatisé, tout ça a surtout un intérêt théorique.

[Tawahi-Kiwi]

Notons que la Terre souffrira bien avant. Dans environ 1 M d'années, la luminisoté solaire aura suffisamment augmenté pour emballer l'effet de serre (indépendamment de nos co...ries actuelles avec les fossiles ) et la Terre deviendra comme Vénus.

Mais bon, comme JPL vient de le faire bien comprendre, contrairement à l'effet de serre actuel très médiatisé, tout ça a surtout un intérêt théorique.

Et le gros de la vie encore plus tot. C'est ironique mais elle disparaitra quand le taux de CO₂ atmospherique sera trop bas (en partie lie a l'augmentation de luminosite), empechant la photosynthese des plantes. Certains calculs mettent le debut de cette limite a 500-600 millions d'annees et la fin au milliard d'annees.

T-K

[Deedee81]

Et le gros de la vie encore plus tot. C'est ironique mais elle disparaitra quand le taux de CO₂ atmospherique sera trop bas (en partie lie a l'augmentation de luminosite), empechant la photosynthese des plantes. Certains calculs mettent le debut de cette limite a 500-600 millions d'annees et la fin au milliard d'annees.

Je l'ignorais. Intéressant et merci.

[Floda200489]

Merci pour vos réponses, et merci Gilgamesh pour les liens que j'ai consulté
Oui, la destruction de la Terre n'a plus beaucoup d'intérêt à partir du moment où cela fait bien longtemps que la vie a disparu ^^' mais j'ai vraiment envie de savoir, c'est vraiment important pour moi qui essaye de regrouper les grands événements de l'histoire de la Terre, de sa foemation à sa destruction. Mais j'ai bien vu dans les messages de Gilgamesh que l'incertitude subsiste selon l'intensité des vents solaires et donc de l'éloignement de la Terre ^^'
En tout cas merci !

[Geb]

Bonsoir,

J'entends souvent par exemple que le Soleil en est à la moitié de sa vie, mais si l'on en croit d'autres sources, sa durée de vie complète est d'environ 11 à 12 milliards d'années (du moins jusqu'au stade naine blanche).

En fait, ce qu'on lit surtout dans les (bons) articles de vulgarisation, c'est que le Soleil est plus ou moins à la moitié de sa vie sur la séquence principale. Lire par exemple cet article de Eric Chaisson paru dans l’édition de novembre-décembre 1977 du Harvard Magazine (aux pages 24-25) :

- The Scenario of Cosmic Evolution

Our sun is considered an intermediate-mass star and has been fusing hydrogen into helium for almost 5 billion years. And, according to our knowledge of stellar evolution, the sun should continue to do so for another 5 billion years […]

En novembre 1993, dans un papier devenu classique, intitulé : "Our Sun III: Present And Future" (cité par Gilgamesh dans l’une des deux discussions qu’il mentionne) Julianna Sackmann (née en 1942) et collaborateurs avaient estimé que le Soleil quitterait la séquence principale dans 5,4 milliards d’années environ.

Et pour la Terre, j'aimerais savoir si là aussi on sait si elle finira engloutie dans le Soleil ou non.

Plus généralement pour les deux questions, j'en reviens à ma première, les données sont elles débattues actuellement ? La science évolue-t-elle rapidement dans ce domaine et si oui, se rapproche-t-on de ce qui semble être un consensus ?

Dans un autre papier de 2008 intitulé "Distant future of the Sun and Earth revisited", Schröder & Smith indique que la photosphère solaire atteindrait un maximum de 256 fois son rayon actuel (pour 2730 fois la luminosité actuelle) à l'âge respectable de ~12,2 milliards d'années (soit, d'ici 7,6 milliards d'années). Par après, le rayon solaire descend rapidement à 11,2 rayons actuels (53,7 fois la luminosité actuelle) pour connaître encore 2 autres "soubresauts" à 149 (2090 fois la luminosité actuelle) puis 179 rayons solaires actuels (4170 fois la luminosité actuelle) dans les ~130 millions d'années qui suivent (voir tableau en page 3).

Cela dit, à ma connaissance, tous ces modèles (en particulier la question du gonflement maximal) dépendent énormément de la perte de masse progressive du Soleil qui est tout de même difficile à estimer avec précision.

De la même manière, l’élargissement de l’orbite de la Terre et des autres planètes (en particulier les planètes telluriques) durant la même période est une question vraiment pas triviale à résoudre non plus. Ce sont là deux points importants d’incertitude.

Cordialement.

[Floda200489]

Bonjour,

Je me suis perdu dans mes calculs et je mélange un peu tout, j'aimerai avoir une confirmation si c'est possible :

Donc le Soleil aura environ 213 fois son rayon actuel, si je veux obtenir son volume j'applique la formule du volume d'une sphère. Et donc en gros je fais 213 au cube c'est ça ? Ce qui fait environ 9,6 millions c'est bien ça ?

Merci !

[Gilgamesh]

Bonjour,

Je me suis perdu dans mes calculs et je mélange un peu tout, j'aimerai avoir une confirmation si c'est possible :

Donc le Soleil aura environ 213 fois son rayon actuel, si je veux obtenir son volume j'applique la formule du volume d'une sphère. Et donc en gros je fais 213 au cube c'est ça ? Ce qui fait environ 9,6 millions c'est bien ça ?

Merci !

C'est ça. Et ça permet de comprendre que la densité de l'enveloppe sera extrêmement ténue. Ce qui fait que des planètes pourraient orbiter un certain temps dans l'enveloppe et en ressortir déshabillées de leurs couches extérieures (planètes chthoniennes) après que l'étoile ait dégonflée. C'est ce qui a pu se passer par exemple autours de l'étoile KIC 05807616.

source image

[Floda200489]

Merci Gilgamesh !

[BACHIR2023]

salut

En fin de vie, le Soleil verra son volume s'étendre bien au-delà de ses limites actuelles et deviendra une géante rouge.

a+

[Deedee81]

Salut,

En fin de vie, le Soleil verra son volume s'étendre bien au-delà de ses limites actuelles et deviendra une géante rouge.

Bachir, tu devrais regarder les réponses faites. Cela a déjà été dit et plusieurs fois.

[Floda200489]

Bonjour,

Je reviens sur ce sujet car j'aimerais savoir si l'on avait les chiffres des conditions sur Mars au moment paroxystique de la phase de géante rouge. Je cherche à savoir quelles seront les températures de surface, en tenant compte de son éloignement dû à la perte de masse du Soleil.

J'ai assez rapidement survolé le net sur le sujet mais tout reste très focalisé sur la Terre...

Merci

[Gilgamesh]

Bonjour,

Je reviens sur ce sujet car j'aimerais savoir si l'on avait les chiffres des conditions sur Mars au moment paroxystique de la phase de géante rouge. Je cherche à savoir quelles seront les températures de surface, en tenant compte de son éloignement dû à la perte de masse du Soleil.

J'ai assez rapidement survolé le net sur le sujet mais tout reste très focalisé sur la Terre...

Merci

ça fait quelque chose de revenir sur un fil avec la participation de Deedee... Tristesse.

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En calculant rapido sur les graphiques :

Mars s'éloigne jusqu'à environ 4 UA selon le modèle. Le flux est donc divisé par 1/4² par rapport au flux terrestre actuel.
La luminosité solaire culmine à 10^3.7 ~ 5000 L_☉.
Le flux sur Mars à 4UA est donc 5000/4² ~ 316 fois le flux solaire terrestre actuel.

Trop chaud...

Pour atteindre le flux solaire terrestre actuel, il faut s'éloigner de ln₂(5000) ~ 12,3 UA.

[Floda200489]

ça fait quelque chose de revenir sur un fil avec la participation de Deedee... Tristesse.

J'ai loupé quelque chose concernant Deedee ou tu exprimes simplement ta nostalgie de cette discussion ? ^^'

Trop chaud...

Pour atteindre le flux solaire terrestre actuel, il faut s'éloigner de ln₂(5000) ~ 12,3 UA.

Je précise que ma question ne sous-entendait pas s'il serait possible d'y habiter ou non, ça j'avoue ne pas vraiment y souscrire, au vu des connaissances actuelles ^^'

En fait je souhaite faire une petite liste des objets humains qui survivront à certaines épreuves, donc la géologie terrestres ne tardera pas à tout faire disparaître dans un premier temps. Ensuite nous avons le Soleil qui liquéfiera les roches terrestres et lunaires s'ils ne les englouti pas tout simplement, dans un second temps. Mais pour Mars j'avais un doute sur la température de surface, d'où ma question

[pm42]

J'ai loupé quelque chose concernant Deedee ou tu exprimes simplement ta nostalgie de cette discussion ? ^^'

Tu as loupé quelque chose de très important et de très triste : https://forums.futura-sciences.com/p...-deedee81.html

[Floda200489]

Tu as loupé quelque chose de très important et de très triste : https://forums.futura-sciences.com/p...-deedee81.html

Effectivement je n'étais pas au courant... Je ne suis pas un très grand habitué du forum, néanmoins j'ai eu de nombreuses interactions avec lui, il touchait un peu à tous les sujets. Bien triste, merci pour l'information pm42

[Floda200489]

Le flux sur Mars à 4UA est donc 5000/4² ~ 316 fois le flux solaire terrestre actuel.

Et du coup, en températures, cela donne quoi ? Je ne veux pas me risquer à des multiplications hasardeuses, je ne sais pas comment est calculée ce genre de données...

Merci

[Gilgamesh]

Et du coup, en températures, cela donne quoi ? Je ne veux pas me risquer à des multiplications hasardeuses, je ne sais pas comment est calculée ce genre de données...

Merci

La température d'équilibre radiatif (hors effet de serre) dépend :

- de la constante de Stefan σ = 5,67.10⁸ W·m^-2·K^-4,
- des l'albedo de la surface A (grandeur de 0 à 1 sans dimension),
- de la puissance surfacique reçue Φ (en W/m²).

La température d'équilibre radiatif T d'une surface plane perpendiculaire au flux est :

T = [(1 – A) Φ/σ]^1/4

Pour un corps noir parfait (A = 0) en orbite terrestre, Φ = 1360 W/m², T = 393 K (120°C). C'est en gros la température de surface de la Lune en plein midi (albédo très faible, pas d'atmosphère, durée d'ensoleillement de 14 jours).

Pour la température d'équilibre radiatif moyenne d'une sphère il faut rajouter un facteur de forme de 1/4 (la surface d'une sphère est 4 fois celle d'une disque de même rayon, il faut donc diviser par 4 pour avoir le flux moyen à sa surface) :

T = [(1/4)(1 – A) Φ/σ]^1/4

Pour un corps noir parfait (A = 0) en orbite terrestre, T = 278 K (5°C). Pour un corps d'albedo terrestre (A = 0,3), T = 254 K (–18°C). Ce serait la température de surface "fictive" de la Terre sans effet de serre. En fait ce serait probablement beaucoup moins car l'océan et les continent seraient couverts de glace d'albedo ~0,9 et la température moyenne serait plutôt de l'ordre de –50°C comme on pense que ça a été le cas lors des épisodes de glaciations terrestres globales (snowball Earth) du Cryogénien (720 à 635 Ma).

Si on multiplie Φ par 316 (ce qu'on aurait à l'orbite de Mars à 4 UA au pic de 5000 luminosités solaires au stade géante rouge), il faut multiplier T (en K) par 316^1/4 = 4,2.

Pour un corps noir sphérique ça donne T = 1173 K (900°C). Pour un corps noir plan perpendiculaire au flux, T = 1660 K (1390°C).

[Floda200489]

D'accord, donc a priori pas de fusion totales des roches de surface sur Mars si j'ai bien compris ?

[Gilgamesh]

Pour le fun peut regarder ce que ça donne pour un basalte tholéiitique (c'est ce qu'on trouve a priori à la surface de Mars). Si Tawahi-Kiwi passe par là il me corrigera peut être.

Au delà de 900°C on arrive vite à une fraction 50% fondue donc pas très loin de l'océan de magma quand même. Donc, disons, complètement fondu à l'équateur et solide aux pôles.

Diagramme pression-température (P – T) simplifié d'une composition de basalte tholéiitique archéen moyen, étiqueté avec le % molaire des matières fondues
source : Barium content of Archaean continental crust reveals the onset of subduction was not global

[Tawahi-Kiwi]

Salut,

pas de probleme avec une tholeiite, cependant, on ne peut pas appliquer le diagramme ci-dessus.

La roche considerée (amphibolite) est saturée en eau, qui consiste a >10% d'eau ou plus; ce n'est pas un basalte (dans le sens lithologique du terme).
Il y aussi le probleme de la pression. a 10 kbar (1 GPa sur le diagramme ci-dessus), un basalte saturé en eau (± équivalent a une amphibolite) fond (800ºC) a une température 400ºC plus basse qu'un basalte anhydre (1200ºC).

En surface, vu que la solubilité de l'eau dans un basalte est tres faible, il n'y a plus beaucoup de difference entre les deux.

Pour une basalte tholeiite ±anhydre sature en silice et avec une teneur non-negligable en alcalin, on peut esperer un début de fusion a 1100ºC.


Illustration de la difference entre la courbe de fusion d'un basalte hydraté et anhydre au niveau de la fusion (ne pas prendre les valeurs illustrées ici, elle ne sont pas fausses, mais sont spécifiques)
Source: Kessel et al., 2005

....Il n'est aussi pas nécessaire d'avoir fusion totale pour avoir un océan de magma. Au dela de 10-15% de fusion partielle, le magma peut migrer en surface au travers de la porosité qui s'est ainsi créee; et pour des fusions partielles encore plus élevées, les phases solides qui n'ont pas encore fondu vont éventuellement couler (sauf exceptions).

1100ºC semble etre trop chaud pour ce qui est suggeré ici - néanmoins, les roches martiennes de surface faites de grande quantité d'argiles (mudstone, shale, gres argileux,...) ont elles un solidus a 900ºC (en systeme fermé) (et <700ºC a quelques kilometres de profondeur).


Solidus des roches argileuses (metapelite) en pointillé
Source: Thompson, 1982 in Spicer et al., 2004

Suivant le gradient thermique qui s'installerait dans la lithosphere martienne si les températures atteignent 900ºC, je ne suis pas contre l'idée que cela soit suffisant pour entrainer une fusion partielle mineure en surface, mais intense en profondeur, entrainant une dislocation complete de la lithosphere et éventuellement un brassage mantellique suffisant pour entrainer un ocean magmatique.

T-K

[Gilgamesh]

Merci TK, toujours un plaisir de te lire.

[Floda200489]

Merci pour ces réponses

Ma question sous-jacente comme je l'ai dit plus tôt, c'était d'essayer de savoir jusqu'où les artefacts humains pourraient persister après la phase de géante rouge. Si Mars prend un sacré coup de chaud elle aussi comme vous me l'expliquez, alors j'imagine sans problème que les quelques objets humains qui y seront présents ne feront pas long feu. Mais je ne sais pas si prendre l'échéance de la mort du Soleil est pertinent, j'ai imaginé que les mécanises d'érosion sur Mars sont trop peu intenses pour pouvoir les faire disparaître avant cette échéance... Pareil pour l’atterrisseur Huygens sur Titan, je ne sais pas à quel point le cycle du méthane a un pouvoir altérant, et s'il serait suffisant pour le dégrader.

C'est juste une question pour satisfaire ma curiosité mais là je m'éloigne du sujet, promis c'est la dernière ^^'

[Tawahi-Kiwi]

j'ai imaginé que les mécanises d'érosion sur Mars sont trop peu intenses pour pouvoir les faire disparaître avant cette échéance...

Dans cette discussion: https://forums.futura-sciences.com/p...ml#post7178531

On a fourni quelques donnees concernant le taux d'erosion sur Mars et la Lune. Avec des echeances qui se comptent en miliards d'annees, ca se compte en metres a dizaines de metres par milliards d'annees. Evidemment, un gros bloc de metal dans une atmosphere inerte tiendra plus longtemps mais ce n'est pas eternel.

Pour Titan, je ne sais pas, mais le faible nombre de crateres d'impact detectes a sa surface (une petite dizaine) suggere que l'erosion de surface y joue un role.

T-K

[Floda200489]

Je te remercie, je vais explorer ce topic et y poster mes questions là-bas si besoin