Les exoplanètes.

1977 les exoplanètes sont un concept, 1995 découverte de la première exoplanète autour d'un soleil 51Pegb

En 2016, 3541 exoplanètes très diverses : des planètes très chaudes ayant une révolution autour de leur soleil de quelques jours, planète comme Saturne mais avec des anneaux sur une plus grande surface, planètes qui tournnent autour de plusieurs soleils. . La diversité amène à se demander comment elles se sont mises en place.

Formation des étoiles et des planètes

A la fin des années 60 début des années 70, on commence à comprendre comment les planètes se forment. Proposition d'une théorie en 4 étapes :

1. Le gaz massif qui tombe sous son propre poids

2. Formation d'une étoile due à la rotation E

3. Étalement visqueux en disque protoplanétaires

4. Agglomération des poussières : grain de sable en silice et des composés polyaromatiques

Le disque constitué d'un nuage de gaz puis d'un amas de tous petits grains qui finissent par atteindre la taille d'un grain de sable. Hubble voit pour ces disques un espace vide de lumière surmonté de deux halos liés à la lumière réfléchie par ces grains de sable.

Cet Outil a été créé pour confirmer les modèles numériques qui s'attendant à trouver un trou dans le disque et des spirales

Alma, instrument d'un réseau d'antennes

ALMA est un interféromètre qui peut se déplacer avec une résolution extrêment élevé. On souhaite observer à l'intérieur des disques protéplanétaires pour vérifier les théories: gap ( trou) et spirale. On a pas vu ce qui était attendu pour l'objet HL tau.

En 2014, disque mais pas de spirale donc théorie non validée.

Alma observe dans le milimétrique donc des grains de sable à 120 unités astronomique , on observe un disque plat de sable et on ne peut pas voir une étendue de gaz (pas la bonne longeur d'onde)

Comment simuler la présence de gaz + poussière? On utilise un modèle numérique qui discrétise les valeurs. La résolution est donc très importante.

Modèle numérique

On utilise un modèle numérique qui discrétise les valeurs. La résolution est donc très importante.

Il faut résoudre le décalage entre le gaz et les grains: il faut penser à un seul fluide enrichi plus ou moins en poussière, donc une nouvelle approche.

La nouvelle simulation montrent des grains qui sédimentent ce à quoi on s'attend ! Cependant, la distribution est différente en fonction de la taille des grains.

L'image de la simulation numérique correspondant à celle d'Alma permet de déduire que les exoplanètes correspondraient à 3 Saturnes dans HL tau.

Observations de terrain

L'objet observé (l'observable de terrain) permet de comprendre les processus qui ont conduit au fait que l'on puisse l'observer. Les processus de formation d'une roche s'inscrivent dans une géodynamique interne et externe.

l'himalaya, zone active

L'himalaya est constitué d'un relief important, c'est une zone tectonique active avec de nombreux séismes de magnitude supérieure à 6 comme en 2005 Kashmyr, 2015 Katmandou, Sichuan 2008. Les déplacements sont visibles à partir des données GPS.

Interaction avec les mouvements d'air dans l'atmosphère en particulier les courants jet et les précipitations coté désertique sur le plateau tibétain et très pluvieux au Sud.

Impact de l’Himalaya sur les circulations atmosphériques

Dans les 2 scénarios extrêmes proposés par les modèles climatiques RCP8.5 qui le scénario "si on ne change rien aux émissions actuelles" la température augmenterait de + 4.5° en moyenne et dans le scénario RCP2.6 que défend la COP21 l'augmentation serait de +2 °en moyenne. Dans les deux types de scénarios, il y a une forte augmentation aux pôles.

Pour le scénario RCP 8.5, on prévoit une augmentation du nombre et de l'amplitude des canicules, un déficit hydrique plus grand, la variabilité inter annuelle augmente aussi ce qui est problématique pour l'agriculture.

Le relief a une action sur les mouvements d'air dans l'atmosphère en particulier les courants jet stratosphériques et les précipitations ce qui a pour conséquence de différencier un coté désertique sur le plateau tibétain et très pluvieux au Sud.

La surrection des montagnes

Historiquement, les scientifiques pensait que la montagne était stable et que c'était le niveau de la mer qui variait. Il manquait à cette théorie les variations du niveau marin.

La présence de sédimentation marine dans les chaînes de montagnes. 1925 carbonates de calcium, fossiles de crinoïdes à 8000 mètres. Ce qui implique des mouvements verticaux.

Au front de l’Himalaya, on trouve des conglomérats, une roche détritique, preuve d'une érosion (la chaîne est détruite ) ce qui résulte d'un transfert de matière. On voit d'autres grès avec des sédimentations obliques, il faut un peu de pente et il a du sable donc de l'érosion.

On trouve également des grès à charbon , preuve d'un piégeage de matière organique.

Ce qui permet de conclure que l'érosion aboutit à des particules formant des sédiments marins piégeant la matière organique mais également piège de carbone dans les plaines alluviales et donc sur le climat.

Observation d'éléments un peu plus profond

On observe en surface toujours des déformations cassantes récentes suite à un séisme, mais également plus anciennes avec des épisodes sismiques qui révèlent les étapes de mise en place. On observe également des formes triangulaires, ce type de morphologie est caractéristique d'une association érosion/ dynamique interne et sur un plus long terme du millions années et sur 1000 m de dénivelé. Sur une échelle plus grande on observe des chevauchement sur plusieurs km.

Les modèles

Historiquement, la géométrie des roches profondes métamorphiques et sédimentaires ont été importantes pour élaborer les théories, ainsi que les données altimétriques d'où la théorie d'Airy.

1920 Argand épaississement crustal ... chevauchement des unités qui ne sont donc plus simplement juxtaposées.

Les premières cartes géologiques datent des années 1960 dans des conditions géopolitiques très compliquées.

A partir de ces données, on peut alors réaliser un modèle analogique compressif qui explique les successions des roches et les failles.

Mais ces modèles n'expliquent pas l'exhumation des migmatites ni des failles normales au centre de la chaine. La Rhéologie est une science qui permet de comprendre les conditions de fusion de la croûte.

Les ophiolites ont été décrites dans les années 60, elles correspondent à une zone de suture océanique que l'on interprète comme un paléocéan.

On trouve des glaucophanites ainsi que des orthogneiss à grenat qui montrent des traces de subduction.

Ensuite la croûte continentale entre en subduction puis la phase de l'écaillage.

D'autres sources d'informations

Observations à l'échelle microscopique ainsi que sur la composition chimique donnnet des indications de profondeur / température pour les roches métamorphiques.

L'utilisation des isotopes permttent de déterminer le delta 18O, et donc sur les altitudes et sur l'évolution de l'altitude par rapport au temps.

Il faut quelques fois extrapoler les étendues géographiques par rapport aux données de terrain.

les limites liées à l'observation

De la lecture à l'interprétation, cela peut être compliquée. Le changement de géométrie est une façon d'aborder les choses.

L'actualisme permet de transfert sur des temps longs. Les observations locales vont être extrapolées pour interpréter la totalité de la chaîne. Plus la remontée dans le temps est importante plus les choses deviennent compliquées.

A partir de ces données, on peut alors réaliser un modèle analogique compressif qui explique les successions des roches et les failles.

La limites du type de chaîne peut-on passer d'une chaîne à l'autre ?

Les dynamiques lithosphériques sont similaires dans les Alpes et l’Himalaya mais il y a tout de même des différences importantes: par exemple, sur les types de croûte qui entrent en collision (il s'agit d'un craton dans le cas de l’Himalaya) mais également sur la vitesse à laquelle les deux croûtes entre en collision 20 cm dans le cas de l’Himalaya et 2 cm dans les Alpes.

Il faut aussi les apports complémentaires du modèle analogique pour le passage de la subduction continentale à l'écaillage. Il faut aussi pour l'évolution thermique et mécanique par modèle analogique qui montre un fluage horizontal et une extrusion localisée liée à l'érosion importante liée au système de mousson. Mais ce modèle ne prend pas en compte les déformations.

et le futur de la chaîne ?

Des études de paléosismicité évaluent les probabilités des séismes et leur magnitude. On devrait avoir une évolution similaire des Alpes donc un effondrement gravitaire mais il faut aussi prendre en compte de la dynamique de la plaque et même dynamique globale. Il est sur qu'il y aura un effondrement gravitaire mais on se sait pas prévoir quand.

Comprendre les planètes pour comprendre la Terre.

On peut observer les impacts météoritiques donc les cratères sur les autres planètes. L'âge des cratères pour les très gros impacts est le même sur les autres planètes vers 3,8 - 3,9 Milliards d'années. On peut citer deux exemples

1. Premier exemple:

   Il y a 3.9 milliards d'années, il y a eu un bombardement très important sur Terre. Les planètes géantes étant plus serrées qu'aujourd'hui et les interactions entre elles déstabilisent la ceinture de Kuiper ce qui affecte la Terre à l'Hadéen/Achéen

2. Deuxième exemple:

   Isotopiquement la lune est très semblable à la Terre, la lune s'éloigne de la Terre.

Plusieurs hypothèses ont été proposées mais aussi réfutée comme l'effet de fronde il faudrait une lune à l'équateur, la coaccretion non plus car il y aurait la même quantité de fer dans les astres. La nouvelle hypothèse est celle de l'impact. On peut faire des tests par simulation numérique. Si cette hypothèse est vrai, l'eau de la Terre ne peut pas venir de la condensation de l'eau sur Terre, de même l'atmosphère n'est pas issue du dégazage terrestre.

des découvertes qui vont dans les deux sens.

La morphologie des cratères lunaires et terrestre est similaire et hypothèse volcanique mais en 1960 découverte de la coésite dans un cratère de l 'Arizona donc une hypothèse météoritique.

On trouve des cratères en forme de bol sur Terre et sur la lune. On étudie les cratères terrestres avec la stratigraphie, la structure est complexe. La genèse provient des ondes de choc qui compriment les terrains et la décompression éjecte la matière.

Certains cratères sur Terre possèdent des terrasses sur les cotés , les cratères complexes: le début de formation est similaire mais il y aussi fusion des éjectas .

Sur la lune, on trouve Tycho qui un cratère lunaire dont le plateau a été fondu.

Comprendre la Terre aide à mieux comprendre les autres planètes

Sur la lune, les mers ne sont pas liquides et les continents contiennent un champ de cratères avec des limites horizontales avec la mer

Le fait que la mer épouse le continent prouve que c'est un liquide qui s'est refroidi, ce sont des coulées de laves.

Sur la lune, il y a des vallées, mais pas d'eau liquide. Sur Terre, on peut voir des lucarnes effondrées dans la lave et forment des tunnels. Dans le tunnel, on peut voir des stalactites de lave. Serait-ce la même chose sur la lune?

Sur la lune, au niveau du sillon Hadley 100 km de long, les rochers sont échantillonnés par les astronautes d'Apollon 11, ce sont des basaltes. Il y a un trou , effondrement qui donne accès à un tunnel.

Il y a eu de petits cônes pyroclastiques en très petits nombre donc des gaz sur la Lune, il y a eu aussi des dômes donc une lave siliceuse donc des phénomènes de différenciation aussi sur la Lune.

Autre exemple : Curiosity, le robot se dirige vers le cratère de Gale sur Mars. On voit des strates de conglomérats arrondis donc il y avait un contexte d'eau liquide. On trouve des strates avec des rides symétriques, ripple marks dans une eau très peu profonde clapotante. La sonde se déplace dans un lac. La géométrie des strates est souvent horizontale mais pas toujours avec des pendages à différentes échelles de taille petit ou grand. Comment déposer des couches en pente? Dans un delta quand l'eau arrive dans un trou, les couches formées sont perpendiculaire à l'axe du courant . Certaines craquelures pourraient faire penser aux fentes de dessiccation mais ce sont des grès comparables à ceux rencontrés à Toulon, les géologues n'ont vraiment d'explications sur le mode de formation. On trouve également de petites billes qui pourraient ressembler à des pisolites calcaires ( stromatolithes) ou des sphérules riche en oxyde de fer. L'analyse chimique montre une richesse en hématite donc des sphérules dans des sols humides, il devait donc y avoir des nappes phréatiques. Il y a aussi de nombreux filons de gypse comme les filons de gypse au pays Basque. On trouve des permafrosts sur Mars ce qui montre une alternance de gel/dégel.