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La Terre, une planète qui abrite la vie

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​Introduction :

Il y a 4,6 milliards d'années, la Terre s’est formée à partir d’une nébuleuse, en même temps que notre Système solaire.

C'est l’accrétion qui a permis cette formation, les objets du Système solaire résultent donc de l'agglomération de roches et de gaz.

Dans ce cours nous allons nous intéresser au système solaire et aux objets qui s'y trouvent. Ce qui permettra, dans une deuxième partie, d’identifier les particularités qui permettent à la Terre d’abriter la vie.

Les objets du Système solaire

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Définition

Système solaire :

Le Système solaire correspond à l'ensemble des corps célestes présents dans l'espace et soumis au champ de gravitation du Soleil. Ces corps célestes peuvent être de natures différentes.

Les étoiles

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Définition

Étoile :

Les étoiles sont des corps célestes composés de gaz qui produisent de la lumière et de la chaleur. Leur coeur atteint plusieurs millions de degrés Celsius car il est le siège de réactions thermonucléaires.
Les étoiles sont les plus gros astres de l’Univers et ils évoluent avec le temps puisqu'ils naissent, vivent et meurent.

L'étoile la plus proche de notre planète est le Soleil. Il n'est qu'une étoile parmi toutes celles que contient notre galaxie : la Voie lactée.

Le Soleil s'est créé avec notre Système solaire il y a 4,6 milliards d’années et devrait vivre encore 5 milliards d'années sous sa forme actuelle. Les autres astres du système solaire tournent autour de lui.

Les planètes

La définition de ce qu’est une planète a évolué en 2006, réduisant à huit le nombre de planètes de notre Système solaire.

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Définition

Planète :

Pour l'union astronomique internationale, voici les critères qui caractérisent une planète :

  • elle est en orbite autour d'une étoile ;
  • elle est suffisamment massive pour que l'effet de sa propre gravité lui confère une forme sphérique;
  • elle doit avoir éliminé tout corps se déplaçant dans le voisinage autour de son orbite.
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Attention

Le dernier point de cette définition fait encore débat. L’idée de « nettoyage » de l’orbite en éliminant tous les autres corps s'y déplacant est ambigüe. La Terre, par exemple, compte un satelitte naturel dans le voisinnage de son orbite : la Lune. Pourtant elle est bien une planète !

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À retenir

Les huit planètes de notre Système solaire sont : Mercure, Vénus, la Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune.

Alt texte Les planètes de notre système solaire

Les astres répondant aux deux premiers critères mais qui gardent des corps célestes sur leur orbite proche sont appelés des planètes naines. C'est ainsi que Pluton est passée de la catégorie de planète à la catégorie de planète naine, tout comme Cérès et Éris.

On distingue deux groupes bien distincts de planètes : les planètes rocheuses et les planètes gazeuses.

Les planètes rocheuses sont également appelées telluriques du latin « tellus » qui signifie la terre, le sol.

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Définition

Planètes telluriques :

Les planètes telluriques sont de taille moyenne par rapport aux autres planètes. Elles sont de densité élevée et situées proches du Soleil. On parle de planètes internes. Leur surface, solide et rocheuse, est composée principalement de silicium, de fer et de nickel.

Sur ce schéma qui représente la structure interne de la Terre et de Mars on voit qu'elles sont toutes les deux constituées d'une croûte et d'un manteau solide.

Alt texte Stucture interne de la Terre et de Mars

  • Le noyau de la Terre est liquide et renferme une graine solide tandis que la nature du noyau de la planète Mars est aujourd'hui inconnu.
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À retenir

Les planètes rocheuses sont : Mercure, Venus, la Terre et Mars.

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Définition

Planètes gazeuses :

Les planètes gazeuses sont de grande taille et de faible densité. Elles occupent la partie externe du système solaire et sont donc loin du Soleil. Ce sont des planètes qui, contrairement aux planètes rocheuses, n'ont pas de sol solide (on ne pourrait pas marcher dessus) et sont majoritairement composées de gaz.

Le schéma suivant, qui représente la structure interne théorique de Jupiter, permet de voir qu'elle n’est formée presque que de gaz !

Alt texte Modèle théorique de la structure interne de Jupiter

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À retenir

Les planètes gazeuses sont : Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune.

Les satellites

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Définition

Satellite :

Les satellites sont des corps célestes en orbite autour d'une planète.

La Terre possède son propre satellite naturel, la Lune, comme montré sur le schéma. Certaines planètes comme Jupiter possèdent plusieurs satellites.

Alt texte L'orbite terrestre et l'orbite lunaire

Les astéroïdes et les météorites

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Définition

Astéroïde :

Les astéroïdes sont des corps rocheux relativement petits, de forme irrégulière, en orbite autour du Soleil.

L'orbite de la majorité des astéroïdes de notre Système solaire est située entre celles de Mars et de Jupiter : ils y forment la ceinture principale d’astéroïdes.

D'autres astéroïdes proviennent en revanche des confins du Système solaire ou sont tout simplement des matériaux qui ne se sont pas agrégés aux planètes lors de leur formation.

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À retenir

La ceinture d'astéroïdes est probablement constituée des restes d'une planète qui se situait entre Mars et Jupiter et qui aurait été percutée par une météorite.

La trajectoire orbitale des astéroïdes n'est pas stable et ils peuvent couper l'orbite de la Terre.

  • Les scientifiques les appellent alors des géocroiseurs.

De nombreux débris rocheux résultant de la collision entre astéroïdes circulent entre les planètes. Lorsqu'ils percutent une planète, on les appelle des météorites.

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Définition

Météorite :

Une météorite est le plus souvent un fragment d’astéroïde qui, après avoir survécu à la traversée de l'atmosphère, percute une planète. La météorite désigne aussi les débris rocheux d'origine spatiale que l'on peut ramasser à la surface de la Terre.

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Attention

Souvent utilisé pour désigner une météorite, le terme « étoile filante » n’est pas admis en sciences.

De nombreuses météorites atterrissent chaque année sur la Terre, généralement sans conséquences.

Mais il y a 66 millions d'années, une météorite a percuté la Terre au niveau du Mexique actuel. L’onde de choc a été telle qu’elle a entrainé une gigantesque activité volcanique. Elle pourrait être en partie à l'origine de la grande crise biologique qui a vu disparaître les dinosaures.

Les comètes

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Définition

Comète :

Les comètes sont formées dans les régions froides, loin du Soleil. Ce sont des astres sphériques constitués de glace et de gaz. Leur rassemblement en amas est nommé le nuage d'Oort.

Lorsque leur trajectoire est perturbée et qu'elles se rapprochent du Soleil, elles se réchauffent et se vaporisent. La lumière du Soleil est alors réfléchie ce qui rend leur corps visible depuis la Terre.

Alt texte une comète

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À retenir

Ce schéma récapitule les principaux corps célestes de notre Système solaire, du Soleil jusqu’à Neptune :

Alt texte Les corps célestes du système solaire

Les particularités de la Terre

À ce jour, la Terre est la seule planète que nous connaissons abritant la vie.
L'étude scientifique de notre environnement a permis d'identifier les composants qui permettent la vie terrestre.

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Attention

Cette partie expose les conditions favorables à l'apparition de la vie telle que nous la connaissons et la concevons. Les scientifiques ont aussi extrapolé l'existence de formes de vies différentes mais elles ne sont pas au programme de seconde.

L'atmosphère

La première spécificité de la Terre est la composition de son atmosphère.

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Définition

Atmosphère :

L'atmosphère est une couche gazeuse qui entoure différents astres. Elle se forme par dégazage lorsqu'ils se refroidissent après leur formation. Elle est maintenue en place grâce au phénomène de gravité.

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À retenir

La présence d'une atmosphère autour d'un astre dépend de deux facteurs : la masse de l'astre et sa distance par rapport au Soleil.

La masse de l'astre va influer sur ce que l'on appelle la vitesse de libération.

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Définition

Vitesse de libération :

La vitesse de libération est la vitesse nécessaire à un objet pour se soustraire à l'attraction d'un astre.

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Exemple

Pour faire décoller une fusée, il faut la soustraire à la gravité terrestre et donc lui donner une vitesse de libération suffisante. Pour espérer échapper totalement à l'attraction terrestre, la fusée doit aller à plus de 40 000 km/h !

Si la vitesse de libération s'applique à une fusée, elle s'applique également aux gaz libérés par l'astre. La vitesse de libération dépend de la masse de l'astre et de sa taille. Ainsi, des astres très petits, et donc peu massifs, n'arrivent pas à retenir les gaz qui auraient pu constituer une atmosphère.

La distance de l'astre au Soleil va quant à lui influer sur sa température, et la température des gaz influe sur leur vitesse de libération.

Ce graphique représente la vitesse de libération de différents gaz en fonction de leur température : les deux seuls gaz que la Terre ne peut retenir sont l'hydrogène (H2) et l'hélium (He).

Vitesse de libération des gaz en fonction de leur température Vitesse de libération des gaz en fonction de leur température

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À retenir

Grâce à sa masse et à sa distance au Soleil, la Terre a une atmosphère composée essentiellement de diazote N2 et de dioxygène O2.
Elle est la seule planète du système solaire à avoir dans son atmosphère du dioxygène en quantité suffisante pour permettre aux êtres vivants de respirer.

L'eau liquide

L'eau peut se rencontrer sous trois formes : solide, liquide et gazeuse. Cela va dépendre du couple pression/température auquel elle va être confrontée.

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À retenir

Une autre caractéristique primordiale de notre planète est la présence d'eau liquide.

L'eau n'est pas rare dans l'espace : on trouve de la glace ou de la vapeur d'eau sur certaines planètes, dans les astéroïdes et les comètes. Cependant, c'est uniquement sur Terre que l'eau liquide est présente en abondance au niveau des océans, des nappes phréatiques et des cours d'eau mais aussi à l'intérieur de tous les êtres vivants.
L'eau les a protégés des rayons UV nocifs du Soleil lorsque l'atmosphère primitive ne s'en chargeait pas.

  • C'est pour cela que la vie est apparue sous les océans dans un premier temps.

L'eau est également le solvant indispensable à la réalisation de réactions chimiques qui permettent la vie.

On la retrouve également sous forme solide au niveau des pôles et aux sommets des montagnes ainsi que sous forme de vapeur d'eau dans l'atmosphère.

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Astuce

Les recherches sur l'origine de l'eau sur Terre sont toujours en cours. Les dernières données suggèrent que l'eau provient de météorites et de comètes qui auraient bombardé la Terre et lui auraient ainsi offert ses composants.

Mais les scientifiques ne sont pas tous de cet avis et certains suggèrent un gros dégazage qui aurait libéré une grande quantité de vapeur d'eau.

La température

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À retenir

Le dernier critère qui rend la Terre habitable est sa température de surface.

Si l'on considère que le seul paramètre qui détermine la température d'une planète est la distance qui la sépare du Soleil, on obtient théoriquement pour la Terre une température moyenne en surface de -17 °C (ce qui correspond à la température théorique à la surface de la Lune). Or, on sait que la température moyenne à la surface de la Terre est en réalité de 15 °C alors que celle de la Lune est bien de -17 °C.

  • Comment expliquer cette différence entre température théorique et température réelle à la surface de la Terre ?

La Terre possède une atmosphère riche en vapeur d'eau, en ozone et en oxygène. L'atmosphère est à l'origine de l'effet de serre qui maintient une température favorable à la vie. C'est comme si la Terre était isolée et gardait une partie de la chaleur émise.

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À retenir

Le Soleil émet une énergie captée par la surface de la Terre. Une partie de cette énergie est réfléchie, c'est-à-dire réémise dans l'espace. L'autre partie est retenue par l'atmosphère car captée par les gaz qui la composent.

Si l'effet de serre est un phénomène naturel, l'homme augmente son action par ses activités produisant des gaz à effet de serre, ce qui a une répercussion sur le climat de notre planète.

Alt texte L'effet de serre

D'autres planètes abritant la vie ?

La Terre est la seule planète connue abritant la vie. Cependant, les scientifiques recherchent si d'autres planètes, appelées exoplanètes car elles orbitent autour d'une autre étoile que le Soleil, sont susceptibles d'en faire autant.

Les astronomes ont pu découvrir à ce jour plus de 3 500 exoplanètes, et leur nombre grandit chaque d'année !

Pour pouvoir abriter la vie, une planète doit se situer dans la zone d'habitabilité de son étoile.

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Définition

Zone d'habitabilité :

La zone d'habitabilité est une région théorique autour d’une étoile où les conditions de température sont favorables à la présence d'eau liquide.
La localisation de la zone d'habitabilité va dépendre de la température de l'étoile ; plus une étoile est froide, et plus sa zone d'habitabilité est proche d'elle et inversement.

Conclusion :

Pour conclure, notre système solaire est composé de divers astres.
Parmi les 8 planètes qui gravitent autour du Soleil, quatre sont rocheuses et quatre autres gazeuses.

D'une planète tellurique à l'autre, les conditions sont bien différentes : Mercure ne possède pas d'atmosphère, Vénus enregistre une température moyenne de 450 °C et Mars est glacée.
La Terre est la seule planète de notre système solaire à additionner les conditions nécessaires à l'apparition de la vie : de l'eau sous forme liquide, une température moyenne de 15 °C et une atmosphère riche en dioxygène et en vapeur d'eau.

Aujourd'hui, les recherches se tournent vers des exoplanètes ou des satellites de notre système solaires qui pourraient eux aussi remplir tous les critères pour abriter la vie.