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Accueil > Actualités > Jupiter ou l’éternel retour des mythes gréco-romains > Planètes gazeuses

Planètes gazeuses

par djinn illiberis, le 18/01/2016 à 17:37 - 101 visites

Bonjour
Serait-il possible à un corps spatial de traverser une planète gazeuse par son centre étant donné qu'elles ne sont pas constituées de matière solide ? hors considération d'orbite ou de gravité mais par rapport à leur densité.
Merci.

Réponse du Guichet du savoir

par bml_sci, le 21/01/2016 à 16:13

Réponse du département Sciences & Techniques

Bonjour,

Pour tenter de répondre à votre question, nous circonscrirons les planètes gazeuses à la planète la mieux « connue » jusqu’ici, la planète Jupiter.

La planète Jupiter
A 5,2 unités astronomiques du Soleil, soit 775 millions de kilomètres, nous rencontrons Jupiter, dont le diamètre équatorial est d’environ 143 000 kilomètres, soit 11 fois celui de la Terre.
Avec une masse proche de 320 fois celle de notre planète, Jupiter est deux fois plus massive que toutes les autres planètes du système solaire réunies. Sa densité moyenne est d’environ 1,3 fois la densité de l’eau, ce qui est à comparer avec la densité moyenne de la Terre : 5,5 fois celle de l’eau. Cette faible valeur fut interprétée dès les années 1930 comme une prépondérance des deux éléments les plus légers, hydrogène et hélium.
Intéressons-nous maintenant à sa structure interne.


La structure interne de Jupiter
La structure interne de Jupiter a été déterminée grâce à différents types d’observations. La façon dont la planète est déformée par sa rotation a permis de déterminer
    * qu'au centre se trouve un noyau rocheux d’environ 10 000 kilomètres de rayon.
    * Après le noyau apparaît une couche d’hydrogène liquide de 40 000 kilomètres d’épaisseur qui a la particularité d’être métallique. Sous l’effet d’une pression énorme – plus de 3 millions de fois la pression atmosphérique terrestre – les électrons ne sont plus liés aux noyaux et peuvent se déplacer librement. Ils peuvent ainsi transporter la chaleur et l’électricité et engendrer un champ magnétique. En un mot, l’hydrogène liquide s’y comporte comme un métal.
    * Au-dessus, se trouve une autre couche de 20 000 kilomètres d’épaisseur composée d’hydrogène moléculaire liquide qui n’est plus métallique.
    * Enfin, vers la surface, on trouve une très mince couche d’hydrogène moléculaire gazeux épaisse d’environ 1000 kilomètres.
Source : astronomes.com, site d’Olivier Esslinger.

D'autres théories, puisque, tout comme pour la Terre, personne ne s'est rendu au centre de Jupiter, remettent en cause la présence d'un noyau rocheux au centre de la planète.
Si la composition de Jupiter se résume à de l"hydrogène et de l'hélium, alors est-il possible de traverser une planète gazeuse ? (source : Science & vie)

En théorie, oui. Leur nom l’indique : l’intérieur de ces planètes massives, comme Jupiter ou Saturne, n’est pas solide, mais gazeux ou fluide. Ce qui veut dire que les molécules et les atomes qui les composent, plutôt que d’être liés les uns aux autres comme dans les roches de notre bonne vieille Terre, sont libres de leurs mouvements. Ils ne constituent donc nullement un obstacle… Et ce, jusqu’au centre de la planète ! Car les derniers modèles des astro­nomes montrent qu’au cœur de la plus géante des géantes du système solaire, Jupiter, la température et la pression sont telles que le noyau rocheux autour ­duquel elle s’est formée pourrait être aussi fluide que son enveloppe. “Le noyau pourrait même carrément avoir disparu, précise ­Tristan Guillot, spécialiste du sujet à l’Observatoire de la Côte d’Azur. Il pourrait s’être érodé et mélangé avec les couches d’hélium et d’hydrogène de la planète.”

Un explorateur pourrait donc, sur le papier, plonger dans Jupiter jusqu’à ressortir de l’autre côté, pour peu qu’il trouve le moyen de survivre aux températures et aux pressions infernales qui règnent à l’intérieur… et c’est là que le bât blesse !
Car il y a loin de la théorie à la pratique. Même en imaginant – ce qui est déjà de la pure fiction – qu’ une sonde idéale, modelée dans le métal le plus solide qui soit, puisse protéger ses passagers des intenses radiations mortelles qui bombardent Jupiter… l’aventure prendrait fin, au mieux, au bout de 2 015 kilomètres. Cela paraît beaucoup, mais ne représente en réalité que 3 % du rayon de la planète. Autant dire que la sonde n’aurait fait que tremper un doigt. Bien loin de pénétrer les mystérieuses couches internes de Jupiter. Et bien loin, a fortiori, de s’approcher de son noyau, qu’il soit liquide, solide ou évaporé.
Très vite, plus aucun métal ne résiste.

Une sonde a déjà tenté l’expérience. En 1995, Galileo a lâché un petit module équipé d’un parachute dans les nuages d’ammoniac de l’atmosphère jovienne… Il a tenu à peine 120 km avant de se taire définitivement. Car très vite, le thermo­mètre et le manomètre s’emballent. A 300 km de profondeur, ils affichent déjà 700 °C et 300 bars (soit la pression qui règne dans l’océan à 3 000 m de fond) : de quoi vaporiser l’aluminium et donner aux gaz d’hydrogène et d’hélium l’aspect de liquides turbulents. Vers 1 000 km, les calculs montrent que c’est au tour du titane de partir en fumée. Enfin, au-delà de 2 000 km, les métaux les plus résistants à la chaleur (tantale, tungstène…) se mettent à fondre les uns après les autres. En clair, plus aucun métal ne résiste. Sachant qu’au cœur de la planète, enfoui à 70 000 km sous la surface, les températures atteignent les 20 000 °C, pour une pression 40 millions de fois plus importante que sur Terre... “Le plus gros problème, c’est la température. Tout fond !, confirme Tristan Guillot. Pour protéger la sonde, il faudrait imaginer un bouclier énorme qui se vaporiserait ainsi qu’un système de refroidissement… ce qui nécessiterait d’embarquer une énergie colossale.”

Même une navette spatiale en diamant – pourtant le matériau naturel le plus résistant – finirait par se liquéfier ! Les spécialistes qui ont observé, en 2009, le comportement de la pierre précieuse à haute température à l’aide d’un laser surpuissant concluent qu’elle résisterait jusqu’à 40 000 km – plus de la moitié du chemin menant au cœur de la géante – avant de fondre elle aussi. “Finalement, la seule chose qui aurait la vitesse, la résistance, la densité et la masse suffisantes pour traverser Jupiter, c’est… une autre planète ! ”, conclut Tristan Guillot. Les modèles des astrophysiciens montrent en effet que si la Terre était déviée de sa course autour du Soleil pour aller rencontrer Jupiter, elle serait en partie vaporisée, en partie fondue… mais réussirait tant bien que mal à passer au travers.


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