La Terre vue depuis la Lune lors
de la mission Apollo 17 (en 1972)
1. Présentation :
La Terre est le troisième astre en
partant du Soleil. Avec un rayon de 6378 km, une superficie de 510 067 420 km2
et un volume de 1,08321×1012 km3, c’est aussi la plus grande des planètes
telluriques (rocheuses). La Terre s’est formé il y a 4.5 milliards d’années et
la vie apparut il y 3.5 milliards d’années car en effet, il s'agit de la seule
planète à abriter la vie (elle situe d'ailleurs dans la zone d'habitabilité),
de la faune et de la flore. La Terre est essentiellement constituée d'eau car
71% de celle-ci est de l'eau (les pôles quant à eux, sont plutôt recouverts de
glace). La Terre tourne sur elle-même en 24 heures (son axe de rotation est
incliné à 23.5°) et autour du Soleil en 365 (ou 366) jours.
2. La formation de la Terre :
La
formation de l’Univers s'explique par la théorie du Big Bang. Il y a 15
milliards d'années, l'Univers n'était qu'un seul solide très chaud, si bien
qu'une gigantesque explosion eu lieu et donna naissance à plusieurs fragments. Ce
cataclysme serait à l'origine, entre
autres, de la formation de notre Voie Lactée.
Big Bang
La
formation de l’Univers s'explique par la théorie du Big Bang. Il y a 15
milliards d'années, l'Univers n'était qu'un seul solide très chaud, si bien
qu'une gigantesque explosion eu lieu et donna naissance à plusieurs fragments.
Ce cataclysme serait à l'origine, entre autres, de la formation de notre Voie
Lactée.
Ces
poussières rentrent alors pendant longtemps en collision mais à faible vitesse,
ce qui permet leur regroupement ou accrétion en plus gros ''grains de
poussière". Ainsi, au bout d'un certain temps, ils sont aussi gros que
notre Lune actuelle et leur gravité étant augmentée, ils attirent de plus en
plus de particules de l'espace issues de la grande explosion. Au bout d'un
certain temps, ces astres s’étant accrus deviennent ainsi des planètes comme la
Terre. Ces étapes d'agglomération ont duré 10 milliards d'années.
A
cette étape, il y a 4.5 milliards d'années, la Terre était née mais ce n'est
qu'une boule en fusion recouverte de lave. Après son refroidissement, la Terre
subira de multiples impacts de météorites qui créent ainsi de nombreux
cratères. Les éléments les plus denses restent. Il y a environ 3.9 milliards
d'années, une pluie battante venue de l'espace a rempli ces cratères pour
former les océans. Ensuite, il y 3.5 milliards d'années, le premier
micro-organisme naquit en par de nombreuses évolutions successives, ils sont
devenus les animaux, les végétaux et ensuite les humains.
3. La composition
de la Terre :
En 1912, Wegener, astronome et climatologue allemand,
met en évidence la dérive des continents. En effet, cela est expliqué par des
côtes qui s’assemblent comme un puzzle (comme par exemple l’Amérique du Sud et
l’Afrique), mais également par la présence des mêmes fossiles géologiques sur
des continents distants actuellement en suivant une forme cohérente (si on
assemblés ces continents, on obtiendrait des zones continues). Enfin, Wegener
explique la répartition bimodale de l’altitude : en effet, selon lui les
fonds océaniques et les continents sont deux couches distinctes et ne sont pas
composés des mêmes roches.
Le scientifique Mohorovicic découvre une discontinuité
entre le manteau et la croûte grâce à des études sismiques. Il s’agit du
Moho. Cette discontinuité se traduit par un changement de la nature des
roches : la croûte est constituée de granite, de basalte ou de gabbro
tandis que le manteau est essentiellement composé de péridotites. La profondeur
de celle-ci varie en fonction de la croûte continentale (20-70 km) et océanique
(6-8 km).
Par ailleurs, il existe une couche qui rassemble la
croûte terrestre et une partie du manteau qui est rigide, c’est la lithosphère.
Ensuite, une autre partie est constituée le manteau ductile (mou), c’est
l’asthénosphère.
Vitesse de propagation des ondes P et S lors d’un séisme sur Terre
Sur le graphique de la vitesse de propagation ci-contre on constate que la vitesse augmente fortement pour les ondes P et S jusqu’à environ 2900 km. En effet, à ce niveau là, la vitesse chute pour les deux types d’ondes. A partir de 5 000 km, la vitesse augmente de nouveau.
En 1923, Gutenberg étudie à nouveau les ondes
sismiques. Il remarque que la vitesse des ondes P et S change brutalement à
2 900 km. Il en déduit donc qu’il a un changement de matière : c’est
la discontinuité de Gutenberg.
Pour ce qui est du noyau, il est divisé en deux
parties : le noyau externe de 2900 km à 5100 km (discontinuité de Lehmann)
et le noyau interne à partir de 5100 km.
Schéma de la structure interne de la Terre
1. Présentation :
La Lune est le satellite de la planète Terre, un satellite est un astre qui gravite autour d’un autre astre : en effet, la lune tourne sur elle-même et autour de la Terre. Elle est située à 384 400 km en moyenne (car il y a une distance minimale et une distance maximale) de notre planète. Avec un rayon de 1 738 km et une superficie de 38 millions de kilomètres carrés (l’équivalent de l’Europe et de l’Afrique réunies), elle met 27.3 jours pour faire un tour complet sur elle-même et le même temps pour faire le tour de la Terre. Sa température minimale à sa surface est de -170°C (à l’équateur) ou de -200°C (aux pôles). Par contre sa température maximale est de +120°C.
2. La formation de la Lune :
Depuis de nombreuses années, la formation et l’évolution de la Lune fait débat chez les scientifiques. En effet, elle est âgée de 4.35 milliards d’années, soit un peu moins que la Terre. ¨Plusieurs théories sont proposés :
- L’hypothèse de l’impact géant : Selon celle-ci, lors de la collision entre la Terre et Théia (aussi gros que Mars) aurait éjecté des débris. La Lune se forma alors. Cet impact fut estimé il y a 4.526 milliards d’années. Cette théorie fut confortée par la présence de mêmes minéraux dans la composition de la Terre et dans la composition de la Lune (voir « la composition de la Lune ») : en effet, les substances les plus légères auraient été transportées avec la Lune lors de la collision expliquant ainsi pourquoi il y en a en grande quantités sur notre satellite.
Théorie de l'impact géant
Le programme Apollo a permis de recueillir des échantillons avec lesquelles les scientifiques ont mis en valeur un élément principal : le fer Fe : sur la Terre et sur la Lune, il est présent en quantité très faible. Cependant, pour que cet élément puisse s’évaporer est ainsi se retrouver sur d’autres planètes (comme sur Mars où il est présent en grande quantité), il faut qu’il soit chauffer à 2 000°C, température qui ne put être présente seulement lors de la collision Terre-Lune.
Mais en 2012, des chercheurs ont réexaminé des échantillons lunaires et ils ont découvert que la Lune avait la même composition en titane que la Terre : étant des isotopes du titane et non des isotopes du fer comme l'avait dit auparavant d'autres chercheurs, la théorie est invalidée.
- L’hypothèse de l’océan magmatique lunaire : Toujours en supposant qu'il y a eu impact géant entre la Terre et Théia, une importante quantité d'énergie est libérée et ainsi la surface de la Lune aurait été un vaste océan de magma avec une profondeur de plusieurs centaines de kilomètres. Le refroidissement de ce magma aurait formé des roches anorthosiques et le manteau lunaire.
Océan magmatique lunaire
- L’hypothèse du grand bombardement tardif : Cette explication dit qu'il y a 4 milliards d'années et ce pendant environ 200 millions d'années, une pluie de météorites et de comètes s'est abattue sur la Lune expliquant ainsi les nombreux cratère présents sur celle-ci.
Densité des cratères sur la Lune
On remarque qu’au cours du temps, les impacts de météorites sont moins denses et provoquent ainsi des cratères moins profonds.
Impact de météorites sur la Lune
3.
La composition
de la Lune :
Lors
des missions Apollo (11, 12, 13, 14,15…), les astronautes ont déposé les
premiers sismomètres lunaires qui ont analysé la vitesse des ondes sismiques de
la Lune jusqu’à environ 1000 km de profondeur.
Sur
la Lune, les séismes sont très différents de ceux de la Terre, car
contrairement à cette dernière, ils ne sont pas dus à la tectonique des
plaques. En effet, ils sont dus aux marées : l’attraction de la Lune sur
la Terre provoque les marées des océans mais à l’inverse, la Lune n’ayant pas
d’océans, l’attraction de la Lune par la Terre provoque des tremblements de
terres. Sur la Lune les tremblements sont environ 1 million de fois moins
importants que la moyenne de ceux de la Terre.
Zone d'études des sismomètres sur la Lune Sismogramme d'un séisme de la Lune
(gauche : séismes profonds - droite :
séismes superficiels)
En exploitant les
sismogrammes, les scientifiques ont découvert une discontinuité pour la vitesse
des ondes P et les ondes S (voir schéma suivant) à environ 50 km et ils ont pu
ainsi dire que la Lune était tout d’abord constituée d’une croûte rigide sur 50
km comme le prouve également les nombreux impacts de météorites. Une autre
discontinuité à 500 km prouve qu’il existe une autre différence de composition
et, en effet des sources plus lointaines (météorites et séismes superficiels)
ont permis de mettre en évidence une couche superficielle jusqu’à environ 500
km de profondeur. Tout comme la Terre, les spécialistes estiment que son
satellite possède un noyau interne d’environ 300 km de rayon.
Vitesse de propagation des ondes P et S sur la Lune
De plus, comme le montre
le schéma suivant et la théorie de l’océan magmatique, au début elle fut
composée d’un océan de magma : celui-ci devient avec le refroidissement,
le manteau solide actuel de la Lune.
Schéma en coupe de la structure interne de la Lune
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