Comment les comètes et les astéroïdes se forment

Comment les astéroïdes et les comètes Formé

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Jusque vers le milieu du XXe siècle, les astronomes possédaient encore une notion imparfaite de comment et où les astéroïdes et les comètes formées à l'origine. La théorie que les astéroïdes sont les restes de l'explosion d'une ancienne planète prévalait encore. En outre, les astronomes pensaient que la grande majorité des astéroïdes habité la ceinture d'astéroïdes entre Mars et Jupiter. Comme pour les comètes, les scientifiques ont cru qu'ils étaient des collections de sable et de galets qui forment et déplacés au hasard à travers le système solaire flottant. Lorsque l'un de ces objets est arrivé à s'éloigner trop près d'une planète, la gravité de la grand corps poussé la comète dans le système solaire interne (la région habitée par Mercure, Vénus, la Terre et Mars). Il la comète a grandi et est devenu une queue visible aux observateurs sur Terre.

Finalement, cependant, les astronomes ont été contraints de réviser leurs théories sur les origines d'astéroïdes et de comètes. Ils ont rejeté l'idée que les astéroïdes formés à partir de l'explosion d'une planète qui se trouvait jadis entre Mars et Jupiter. Il est devenu évident que la masse de tous les corps de la ceinture d'astéroïdes mis en place n'est plus qu'une petite fraction de la masse de la Terre. Par conséquent, la ceinture d'astéroïdes ne contient pas assez de matériel pour faire une planète à part entière. En outre, les astronomes ont trouvé des astéroïdes dans d'autres parties du système solaire. Leurs efforts pour expliquer comment ces organismes ont quitté la ceinture d'astéroïdes ont contribué à créer une meilleure compréhension de la façon dont les astéroïdes formés.

astronomes ont également acquis une meilleure compréhension des comètes. Certains chercheurs ont fait remarquer que le modèle de banc de sable flottant pour ces organismes était insuffisante. Il n'a pas tenu compte de la capacité d'une comète pour former une queue à plusieurs reprises pendant plusieurs visites au quartier du Soleil. Pendant longtemps, l'hypothèse a été que la plupart des grains de sable qui constituent une comète ont été revêtues avec de la glace, qui fond comme la comète approchait du Soleil, les vapeurs résultant formé la queue. Mais les révisionnistes ont conclu que cette quantité de glace serait épuisé en un seul passage au soleil. La comète pourrait former plusieurs queues

Comme une comète s'approche du Soleil, des poches de glace commencent à changer sous forme gazeuse, contribuant à la formation d'un coma (nuage autour du noyau) et une queue.

avec le temps que si elle était un objet solide en en grande partie de glace. Cela a forcé les astronomes de réévaluer la façon dont les comètes formées, puisque les corps glacés ne pouvaient se sont formées dans certaines régions du système solaire primitif.

formation du système solaire

La vision révisée de la façon dont les astéroïdes et les comètes formées sont venus à s'adapter de façon logique et ordonnée dans les scientifiques de modèles plus grands s'était développée pour expliquer la formation de l'ensemble du système solaire. Ce grand modèle est basé sur l'hypothèse solaire nébuleuse (ou hypothèse de la nébuleuse), initialement proposé au XVIIIe siècle par le philosophe allemand Emmanuel Kant et mathématicien français Pierre-Simon Laplace. (Le mot nébuleuse signifie un nuage gazeux.) Selon la version moderne de la théorie, il ya environ 4,5 à 5000000000 années, le système solaire développé à partir d'un énorme nuage de gaz et de poussière flottant dans l'espace. Ces matériaux étaient d'abord très mince et très dispersée. Mais comme toute matière, ils ont exercé une attraction gravitationnelle, qui a causé les particules de gaz et de poussière à se déplacer lentement vers l'autre. De plus en plus de la matière est tombé vers le centre, ou noyau, de la nébuleuse. Et comme cette base a augmenté de plus en plus compact, astronome John Davies explique,

il a augmenté la masse et ainsi généré un champ gravitationnel plus puissant. Ceci à son tour a attiré de plus en la matière, l'augmentation de la masse du coeur encore en outre dans un procédé d'accélération rapide. Comme matériau est tombé vers le centre, il a été ralentie par friction [particules frottent l'une contre l'autre] et a donné son. . . l'énergie sous forme de chaleur, chauffant doucement les régions centrales de l'âme. . . . Comme le nuage devenait de plus en plus dense, un point a été atteint quand. . . la chaleur ne pouvait plus s'échapper facilement et la température au centre a commencé à augmenter rapidement. Après conditions tandis atteint le point où les réactions nucléaires pourraient commencer et. . . l'étoile que nous appelons le soleil est né. 16

La plupart de la matière restant dans le nuage initial formé un disque aplati qui a continué à se déplacer l'enfant Soleil. C'est à partir de ce disque de matériau que les planètes, les lunes, les comètes et les astéroïdes seraient former. Les parties du disque qui ne sont pas trop près de l'étoile chaude ont commencé à refroidir et se solidifier en petites particules de roche et de glace. Dans le même temps, la gravité due aux particules de accréter, ou se collent les unes aux autres, créant de ce fait des particules plus grosses. Au fil du temps, ce processus a provoqué des touffes plus en plus grandes pour former, dont certains ont augmenté à des milliers de pieds ou même plusieurs miles de diamètre. Les astronomes appellent ces touffes de grandes planétésimaux, ce qui signifie essentiellement «blocs de construction planétaires." Comme le temps passait, la plupart des planétésimaux ont continué à croître. Selon Curtis Peebles:

Les planétésimaux étaient idéales pour balayer la matière. Comme terrestres [terrestre] dustballs, les planétésimaux ont une structure granulaire lâche. L'énergie d'un objet quelconque en les frappant serait absorbée, l'empêchant de rebondissement. L'objet serait capturé dans le dustball. Une fois quelques-uns des planétésimaux était devenu plus grand que les autres, ils commencent à se développer à un rythme accéléré. Leur attraction gravitationnelle commencer à balayer la poussière environnante, et la masse ajoutée serait étendre leur portée. Le processus aurait une incidence sur les objets de tous les grains tailles-poussière seraient piégés par une balle de tennis de taille des objets, qui serait ensuite capturés par planétésimaux kilomètres taille, qui à son tour entrer en collision avec des objets constitués de plusieurs planétésimaux. Le résultat serait grandes planétésimaux qui étaient agrégats lâches [collections] de plusieurs objets plus petits, le tout avec des compositions différentes. 17

Les plus grandes accumulations de planétésimaux sont devenus les planètes et leurs lunes principales, tandis que les plus petites accumulations, avec de nombreux petits planétésimaux même individuelles, sont devenus les astéroïdes et les comètes.

création de la ceinture d'astéroïdes

Les principaux facteurs qui ont fait astéroïdes distincte de comètes au début système solaire étaient les types de matériaux qui composent ces organes et leurs distances du Soleil central quand ils formés. Les planétésimaux dans le système solaire interne, proche du Soleil chaud, ont tendance à être composé de plusieurs matériaux plus durs, résistant à la chaleur. Il s'agit notamment de fer et d'autres métaux et divers types de roche. La plupart de ces planétésimaux métalliques et pierreux ont été balayés par et est devenu une partie des planètes intérieures.

Par contre, les planétésimaux durs reposant près du bord extérieur du système solaire interne, juste au-delà de Mars, ont été incapables de s'accumuler dans une planète. C'était en raison de leur proximité de voisin extérieure de Mars, Jupiter. De loin, la plus grosse planète du système solaire, Jupiter a exercé une attraction gravitationnelle puissante que constamment tiré et poussé sur ces objets, les empêchant de accrétion dans un ou peut-être deux ou trois grands corps planétaires. Au lieu de cela, ces planétésimaux sont restés séparés. De cette façon, la ceinture d'astéroïdes est entré en existence. Ce scénario explique pourquoi essaims d'astéroïdes en orbite d'une planète qui devrait être, montre que le modèle planétaire rugueux décrit dans la loi de Titius-Bode est essentiellement correcte.

Mais pas tous ces millions de corps étaient destinés à flotter toujours, tranquillement et sans entrave, dans l'étendue sombre de la ceinture d'astéroïdes. Cette région s'est avéré être un endroit violent, turbulent, comme deux forces principales se sont immédiatement à travailler sur les planétésimaux nouvellement formés. La première de ces forces était le choc brutal de collisions répétées. En fait, le scientifique planétaire Clark R. Chapman, les collisions entre astéroïdes sont le facteur dominant qui affecte la vie des astéroïdes comme ils foncent à travers les vastes étendues du système solaire. "Les astéroïdes sont minuscule [petit]," dit-il,

par rapport à l'immensité de la [région] de l'espace à travers lequel ils voyagent. Pourtant, il ya assez de les déplacer suffisamment vite que les grandes collisions sont inévitables au cours de la durée de vie du système solaire pour tous, mais quelques chanceux astéroïdes. La vitesse d'impact typique est d'environ 5 km [3 milles] par seconde, comportant un projectile qui est le plus susceptible négligeable par rapport à la cible. Expériences et des simulations en laboratoire suggèrent que pour les plus forts impacts à un astéroïde typique pourrait rencontrer, l'énergie totale est beaucoup plus que suffisante pour fracturer et fragmenter un objet ayant la résistance du matériau de roche solide. Les seuls organismes pouvant être attendus pour survivre à de telles collisions plus ou moins indemnes sont (1) ceux qui ont une force de cohésion supérieure à celle du fer, et (2) les très gros astéroïdes. 

La deuxième force majeure travailler sur les planétésimaux dans la ceinture d'astéroïdes était immense gravité de Jupiter. Sa gravité non seulement gardé les planétésimaux d'origine dans la région de formation d'une planète, mais aussi agrippé les plus grands et les force éjecté de la ceinture. Dans les mots de scientifique John A. Wood:

Jupiter les a éliminés de la même manière, il enlève de la matière de la ceinture aujourd'hui. . . . Le processus peut être comparé à l'aide d'une balançoire. Petite pousse appliqué exactement au bon moment, au cours de chaque cycle de la balançoire, faire aller plus haut. [De la même manière, un astéroïde dont l'orbite a été affectée par Jupiter] peut entrer en collision avec un autre astéroïde, plonger dans le système solaire interne (frapper souvent une planète ou le soleil lui-même), ou grimper sur l'orbite de Jupiter ou au-delà. En fin de compte, quelque chose se passe presque certainement de le retirer de la ceinture d'astéroïdes. 

L'ceinture de Kuiper

La question naturelle est d'où ces astéroïdes vont après Jupiter eux éjecté? Comme le signale Wood, certains se sont retrouvés dans le système solaire interne, où ils finissent par collision avec les planètes intérieures ou du Soleil. D'autres ont quitté le système solaire entièrement, condamné à errer dans les golfes noirs de l'espace interstellaire. Certains des corps éjectés, cependant, trouvé de nouvelles maisons dans le système solaire externe, comme la gravité de Jupiter les a forcés dans une bande de matériau se trouvant au-delà de l'orbite de l'autre trois géant planètes-Saturne, Uranus et Neptune.

Cependant, une grande partie de la matériau dans cette ceinture n'est pas principalement métallique et pierreux dans la composition, mais, au contraire, largement glacial. En effet, la bande située au-delà de Neptune est un réservoir contenant un grand nombre de planétésimaux qui ont formé dans cette région froide loin du Soleil. Comme les premiers planétésimaux se formaient et de plus en plus, il faisait trop chaud dans le système solaire interne pour glaces à survivre intacte. Par conséquent, «la plupart des glaces ont été évaporés et soufflé vers l'extérieur», explique Davies.

Plus loin. . . les températures étaient assez bas pour que les glaces pourraient survivre. Ainsi, aussi bien que de la poussière, les régions externes de la [solaire original] disque contenait des quantités considérables de glace à l'eau et les gaz congelés, tels que le méthane, l'ammoniac et le dioxyde de carbone. . . . [Au-delà des planètes géantes], mais il y avait suffisamment d'éléments pour atteindre le stade de la formation de petits planétésimaux, il n'y avait pas assez de temps, ou assez de matériel, pour qu'ils se combinent en une planète majeure. Au lieu de cela, ils ont formé une zone diffuse des objets glacés en exil quasi permanente à. . . la limite gelé de la région planétaire. 20

L'existence de cette ceinture de glace, matériau cométaire mélangé avec certains astéroïdes et se trouvant au-delà de Neptune a été récemment confirmé. Dès les années 1940 et au début des années 1950, deux chercheurs astronome anglais Kenneth Edgeworth et astronome américain d'origine néerlandaise Gerard Kuiper ont suggéré que cette ceinture pourrait exister. Mais ce n'était pas jusqu'en 1992 que les scientifiques ont commencé à réellement trouver des objets dans la région. Il est devenu connu comme la ceinture de Kuiper en l'honneur de Kuiper, et les organes de la ceinture sont appelés objets de Kuiper, ou KBO pour faire court.

Le premier KBO a été découvert par les astronomes David Jewitt et Jane Luu et désigné 1992 QB 1. L'objet est d'environ 190 miles de diamètre et se trouve à une distance de 44 UA du Soleil. (UA est l'abréviation de "unité astronomique", la distance de la Terre au Soleil, ou environ 93 millions miles.) C'est 14 UA-delà de Neptune et d'environ 4,5 UA-delà de Pluton, la planète la plus éloignée. Seulement un vingt-cinquième de la taille de Mercure, Pluton est aussi la plus petite planète du système solaire, de nombreux astronomes pensent qu'il pourrait être plus juste de parler d'un grand KBO plutôt que d'une planète.

Pluton: Planète ou géant Comet?

Depuis sa découverte en 1930, Pluton a été classée comme la neuvième planète du système solaire et la planète la plus lointaine du Soleil. Cependant, la plupart des scientifiques reconnaissent maintenant que Pluton a commencé comme un grand objet de ceinture de Kuiper et, par conséquent, certains d'entre eux pensent qu'il devrait être rétrogradé de son statut planétaire. Scientifique Paul R. Weissman (dans un article paru dans Le nouveau système solaire, par J. Kelly Beatty et al.) Explique cette croyance dans l'extrait suivant.

Bien qu'il soit généralement étiqueté comme une planète, de nombreux astronomes pensent du système solaire de Pluton en tant que Le plus grand planétésimaux de glace de croître dans la région au-delà de Neptune. Bien que Pluton a un satellite et une atmosphère ténue, traditionnellement considéré comme une preuve de statut planétaire, nous savons maintenant d'astéroïdes avec les satellites, les satellites avec des atmosphères. De plus, Pluton est plus petite que Titan, Ganymède, Callisto, et Triton-tous les satellites de la Jovien [géant de gaz] planètes. Par conséquent, la classification de Pluton comme une planète de plus en plus été remise en question, notamment en raison de ses similitudes dynamiques à d'autres objets dans la ceinture de Kuiper.

autres grands KBOs ont été découverts. Au printemps de 2001, les chercheurs ont trouvé 2001 KX 76, également appelé Varuna, qui est environ 550 miles à travers. Il est presque aussi grand que la lune Charon de Pluton (qui est probablement aussi un grand KBO). Un encore plus grand KBO environ 800 miles à travers a été trouvé à la fin de 2002. Surnommé 2002 LM 60, ou Quaoar, il se trouve à environ 51 UA du Soleil (soit environ 21 UA-delà de Neptune). À ce jour, plus de cinq cents grandes KBOs ont été découverts, et les experts estiment qu'il existe des millions, voire des milliards d'autres.

le nuage d'Oort

Bien que de nombreux organismes dans la ceinture de Kuiper sont glacial dans la composition et les comètes sont donc, par définition, cette région n'est pas le seul réservoir de comètes dans le système solaire. Tout comme la gravité de Jupiter expulsé un certain nombre d'astéroïdes de la ceinture d'astéroïdes, les densités de Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune et éjectés plupart des millions de planétésimaux glacés qui se sont formées dans le voisinage de ces planètes géantes. Certains de ces comètes sont tombés dans le système solaire interne pour être absorbée par le Soleil et les planètes intérieures. Et quelques-uns ont été lancées au-delà de la portée du Soleil dans l'espace interstellaire.

plupart de ces objets, cependant, se sont retrouvés dans une vaste coquille de comètes (et quelques astéroïdes) se trouvant au-delà de Pluton en plus à l'extérieur frontière du système solaire. Découvert dans les années 1940 par l'astronome hollandais Jan Oort, il a été nommé le nuage d'Oort en son honneur. "Le nuage d'Oort est le résultat d'un long jeu de flipper interplanétaire», dit chasseur de comètes noté David H. Levy.

Le système solaire jeune a été rempli avec des comètes dans le ciel-primordiale de la Terre il doit y avoir des dizaines de comètes brillantes à la fois. Certains des comètes est entré en collision avec les planètes. D'autres ont fait fermer passes par les planètes, en utilisant la gravité de la balançoire dans de nouvelles orbites qui allait les mener à proximité d'autres planètes. Comme la plus grande planète, Jupiter était le gagnant clair dans ce jeu. Un balancement comète par Jupiter aurait un hurl gravitationnelle qui enverrait la comète soit hors du système solaire toujours, ou au loin dans la culture nuage d'Oort. Dans 500 millions d'années de la naissance du système solaire, le jeu de flipper était presque terminée, son approvisionnement de matériaux cométaires épuisé. . . . Le processus se poursuit encore aujourd'hui, mais à un rythme beaucoup plus lent. 21

Les astronomes estiment que le nuage d'Oort s'étend d'environ 10000 à 100000 UA ou plus du soleil et contient des millions de petits corps glacés. (La dernière estimation est qu'environ 2 pour cent des objets de la région sont en fait des astéroïdes métalliques-pierre il jeté par les planètes géantes.) De temps en temps, les collisions causent certains de ces comètes à quitter le nuage d'Oort et se déplacent dans l'intérieur système solaire, où quelques-uns passent assez près de la Terre pour devenir visible à l'œil nu.

Les orbites des comètes dans le nuage d'Oort peuvent également être perturbés par d'autres étoiles qui passent de temps en temps près de notre système solaire. C'est parce que ces objets se trouvent assez loin que l'attraction gravitationnelle du Soleil sur eux est à peine suffisant pour les empêcher de flotter à la dérive. Comme Paul R. Weissman, du Jet Propulsion Laboratory (Pasadena, Californie), il met:

Oort a montré que les orbites des comètes dans le nuage ont été si faiblement liés au Sun que les étoiles de passage aléatoires pourraient les perturber. Bien étoiles viennent rarement très proches l'une de l'autre, en moyenne, environ 10 à 12 étoiles doivent passer dans les 200 000 UA du Soleil tous les millions d'années. Au cours de la durée de vie du système solaire, c'est assez proche de remuer lentement les orbites cométaires. . . . L'influence perturbatrice des étoiles voisines prive également de nombreuses comètes de [leur] élan, les obligeant à "tomber" vers le soleil et dans la région planétaire de toutes les directions. 22

Ainsi, la structure actuelle du système solaire, y compris ses réservoirs d'astéroïdes et de comètes, reflète la manière dont elle est formée. Les plus grands planétésimaux sont devenus les planètes et les lunes, tandis que les plus petits sont devenus les astéroïdes et les comètes. La plupart des astéroïdes, composé de métal et de rock, formé dans la ceinture d'astéroïdes, et la plupart des comètes, composé essentiellement de glaces, se sont retrouvés dans la ceinture de Kuiper plus lointaine et nuage d'Oort. Cette situation plus ou moins bien rangé est le résultat des planètes géantes nettoyage et de trouver des lieux de stockage pour les astéroïdes et les comètes, les déchets désordre créé pendant la naissance du système solaire