Cosmos: une odyssée à travers l'univers

"Cosmos: une odyssée à travers l'univers" est une série documentaire télévisée américaine (TO "Cosmos: A Spacetime Odyssey") de 2014. L'émission fait suite à la série télévisée "Cosmos: A Personal Voyage" de 1980, qui a été présenté par Carl Sagan sur le service public de radiodiffusion et qui est considéré comme un précurseur pour les documentaires scientifiques. Le documentaire de 2014 a été conçu dans le but de ramener les fondements de la science à la hauteur des autres séries et films télévisés. La série est présentée par l'astrophysicien Neil deGrasse Tyson qui, jeune lycéen, a été inspiré par Sagan. Parmi les producteurs exécutifs figurent Seth MacFarlane, dont l'investissement financier a joué un rôle déterminant dans la diffusion de l'émission à la télévision, et Ann Druyan, co-auteure et co-créatrice de la série télévisée originale et épouse de Sagan. Cosmos: une odysée à travers l'univers est produite par Brannon Braga, et Alan Silvestri a composé la musique de fond.

La série documentaire suit approximativement le même format en treize épisodes et la même approche narrative que la série originelle de 1980, y compris des éléments tels que le "Vaisseau de l'imagination" et le "Calendrier cosmique", mais avec des informations mises à jour depuis, ainsi que de nombreux graphiques et séquences d'animation générés par ordinateur qui augmentent la narration.

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Présentation générale des treize vidéos Dailymotion

La série "Cosmos: une odyssée à travers l'univers" est présentée en une série de treize vidéos, reliées à la chaîne Dailymotion "Culture Express: Cosmos & Conquête de l'Espace". Leur durée est approximativement de trois quarts d'heure chacune. La série a notamment été diffusée en français par la chaine ARTE France en 2014, puis à plusieurs reprises depuis par les chaines de France Television et National Geographic Channel. Voici la liste des épisodes:

  1. La Voie Lactée (Standing Up in the Milky Way)
  2. Les molécules en action (Some of the Things That Molecules Do)
  3. La connaissance contre la peur (When Knowledge Conquered Fear)
  4. Un ciel peuplé d'esprits (A Sky Full of Ghosts)
  5. Caché dans la lumière (Hiding in the Light)
  6. Toujours plus en profondeur (Deeper, Deeper, Deeper Still)
  7. Au commencement (The Clean Room)
  8. Les soeurs du Soleil (Sisters of the Sun)
  9. Les mondes perdus de la planète Terre (The Lost Worlds of Planet Earth)
  10. Le premier génie (The Electric Boy)
  11. Les immortels (The Immortals)
  12. Un monde libéré (The World Set Free)
  13. Les prémices de la connaissance (Unafraid of the Dark)

1. La Voie Lactée (Standing Up in the Milky Way)

Tyson ouvre l'épisode pour réfléchir sur l'importance de la série originelle Cosmos de Carl Sagan, et les objectifs de sa série. Il introduit le spectateur au "Vaisseau de l'Imagination", le dispositif narratif du spectacle pour explorer le passé, le présent et l'avenir de l'univers. Tyson emmène le spectateur pour montrer où se situe la Terre dans le champ de l'univers connu, en définissant l'"adresse" de la Terre dans le superamas de la Vierge. Tyson explique comment l'humanité n'a pas toujours vu l'univers de cette manière, et décrit les difficultés et la persécution de l'Italien Giordano Bruno, pendant la Renaissance, lorsqu'il défie le modèle géocentrique dominant de l'Eglise catholique. Pour montrer la vision de Bruno de l'ordre cosmique, il utilise une adaptation animée de la gravure Flammarion, une illustration du 19ème siècle qui est devenue un mème commun pour la révélation des mystères de l'Univers.

L'épisode se poursuit dans le temps, utilisant le concept du calendrier cosmique tel qu'utilisé dans la série originale pour fournir une métaphore de cette échelle. La narration décrit comment si le Big Bang se produisait le 1er janvier, toute l'histoire de l'humanité serait comprimée dans les dernières secondes de la dernière minute le 31 décembre. Tyson conclut l'épisode en racontant comment Sagan l'a inspiré comme étudiant ainsi que ses autres contributions à la communauté scientifique.


2. Les molécules en action (Some of the Things That Molecules Do)

L'épisode couvre plusieurs facettes de l'origine de la vie et de l'évolution. Tyson décrit à la fois la sélection artificielle par reproduction sélective, en utilisant l'exemple de la domestication des loups par l'homme en chiens, et la sélection naturelle qui a créé des espèces comme les ours blancs. Tyson utilise le navire de l'imagination pour montrer comment l'ADN, les gènes et les mutations fonctionnent et comment ils ont conduit à la diversité des espèces représentées par l'arbre de la vie, y compris comment des organes complexes comme l'oeil sont apparus comme un élément commun.

Tyson décrit l'extinction d'espèces et les cinq grands événements d'extinction massive qui ont anéanti de nombreuses espèces sur Terre, tandis que certaines espèces, comme le tardigrade, ont pu survivre. Tyson spécule sur la possibilité de vie sur d'autres planètes, comme la lune de Saturne, Titan, ainsi que sur la façon dont l'abiogénèse peut avoir donné naissance à la vie sur Terre. L'épisode se termine par une animation du Cosmos original montrant l'évolution de la vie d'une seule cellule à l'humanité actuelle.


3. La connaissance contre la peur (When Knowledge Conquered Fear)

Tyson décrit comment la reconnaissance des formes s'est manifestée dans la civilisation primitive en utilisant l'astronomie et l'astrologie pour prédire le passage des saisons, y compris comment le passage d'une comète était souvent considéré comme un présage. Tyson explique ensuite que l'origine des comètes n'a été connue qu'au 20ème siècle grâce aux travaux de Jan Oort et à son hypothèse du nuage de Oort.

Tyson raconte ensuite la collaboration entre Edmond Halley et Isaac Newton à la fin du 17ème siècle à Cambridge. Cette collaboration a abouti à la publication de "Philosophiae Naturalis Principia Mathematica", le premier ouvrage majeur pour décrire les lois de la physique en termes mathématiques, malgré les objections et les revendications du plagiat de Robert Hooke et les difficultés financières de la Royal Society of London. Tyson explique comment ce travail a remis en question l'idée prédominante que Dieu avait planifié les Cieux, mais qui allait finir par influencer de nombreux facteurs de la vie moderne, dont les vols spatiaux.

Tyson décrit les contributions de Halley sur la base des travaux de Newton, y compris la détermination de la distance de la Terre au Soleil, le mouvement des étoiles et la prédiction de l'orbite de la Comète de Halley alors en utilisant les Lois de Newton. Tyson oppose ces approches scientifiques de la compréhension de la galaxie par rapport à ce que les civilisations précédentes avaient fait, et considère ce progrès comme les premiers pas de l'humanité dans l'exploration de l'univers. L'épisode se termine par une animation de la fusion des galaxies de la Voie Lactée et d'Andromède selon les principes des lois de Newton.


4. Un ciel peuplé d'esprits (A Sky Full of Ghosts)

Tyson commence l'épisode en expliquant la nature de la vitesse de la lumière et combien de ce qui est vu de l'univers observable est de la lumière émanant de milliards d'années dans le passé. Tyson explique en outre comment l'astronomie moderne a utilisé de telles analyses à travers le temps pour identifier l'événement du Big Bang et l'âge de l'univers.

Tyson poursuit en décrivant comment les travaux d'Isaac Newton, William Herschel, Michael Faraday et James Clerk Maxwell ont contribué à comprendre la nature des ondes électromagnétiques et de la force gravitationnelle, et comment ce travail a conduit à la théorie de la relativité d'Albert Einstein, que la vitesse de la lumière est une constante fondamentale de l'univers et la gravité peut être vue comme une distorsion du tissu de l'espace-temps. Tyson décrit le concept des étoiles noires comme postulé par John Mitchell qui ne sont pas visibles mais détectables en suivant d'autres étoiles piégées dans leurs puits de gravité, une idée qu'Herschel a utilisée pour découvrir les étoiles binaires.

Tyson décrit ensuite la nature des trous noirs, leurs énormes forces gravitationnelles qui peuvent même capturer la lumière, et leur découverte via des sources de Rayons-X telles que Cygnus X-1. Tyson utilise le Vaisseau de l'imagination pour fournir un postulat de la distorsion de l'espace-temps et de la dilatation du temps lorsque l'on entre dans l'horizon des événements du trou noir, et la possibilité que ceux-ci peuvent conduire à d'autres points dans notre univers ou d'autres, ou même au voyage temporel. Tyson termine en notant que le fils de William Herschel, John, sera inspiré par son père pour continuer à documenter les étoiles connues ainsi que des contributions à la photographie qui jouent sur la même nature du temps profond utilisé par les astronomes.

Les séquences animées de cet épisode comportent des caricatures de William et John Herschel. Patrick Stewart a fourni la voix de William dans ces séquences.


5. Caché dans la lumière (Hiding in the Light)

Cet épisode explore la théorie des ondes de la lumière telle qu'elle a été étudiée par l'humanité, notant que la lumière a joué un rôle important dans le progrès scientifique, avec des expériences aussi précoces qu'il y a plus de 2000 ans impliquant la camera obscura du philosophe chinois Mozi. Tyson décrit les travaux du scientifique arabe Ibn al-Haytham du 11ème siècle, considéré comme l'un des premiers à postuler sur la nature de la lumière et l'optique menant au concept du télescope, ainsi que l'un des premiers chercheurs à utiliser cette méthode scientifique.

Tyson amène à discuter de la nature de la lumière telle que découverte par l'humanité. Les travaux d'Isaac Newton utilisant la diffraction par prismes ont démontré que la lumière était composée du spectre visible, tandis que les découvertes de William Herschel au 19ème siècle ont montré que la lumière était également composée de rayons infrarouges. Joseph von Fraunhofer découvrira plus tard qu'en agrandissant le spectre de la lumière visible, des lacunes dans le spectre seraient observées. Ces raies de Fraunhofer seront plus tard déterminées comme étant causées par l'absorption de la lumière par les électrons en se déplaçant entre les orbitales atomiques (dans la démonstration illustrée par le modèle de Bohr) lorsqu'ils passent à travers les atomes, chaque atome ayant une signature caractéristique due à la nature quantique de ces orbites. Cela a conduit depuis à la spectroscopie astronomique, qui permet aux astronomes d'observer la composition des étoiles, des planètes et d'autres entités stellaires à travers les lignes spectrales, ainsi que le mouvement et l'expansion de l'univers et l'existence supposée de la matière noire.


6. Toujours plus en profondeur (Deeper, Deeper, Deeper Still)

Cet épisode se penche sur la nature du cosmos à l'échelle micro et atomique, utilisant le Vaisseau de l'imagination pour explorer ces domaines. Tyson décrit certains des micro-organismes qui vivent dans une goutte de rosée, montrant des paramécies et des tardigrades. Il discute ensuite de la façon dont les plantes utilisent la photosynthèse par l'intermédiaire de leurs chloroplastes pour transformer la lumière du soleil en réactions chimiques qui transforment le dioxyde de carbone et l'eau en sucres riches en oxygène et en énergie. Tyson discute ensuite de la nature des molécules et des atomes et de leur relation avec l'évolution des espèces. Il utilise l'exemple de Charles Darwin qui postulait l'existence du sphinx de Morgan en se basant sur la nature de l'orchidée comète avec son pollen loin dans la fleur. Il démontre en outre que les parfums des fleurs sont utilisés pour déclencher des centres olfactifs dans le cerveau, stimulant l'esprit aux menaces pour aider à la survie de l'espèce.

Tyson raconte comment deux philosophes grecs ont contribué à notre compréhension de la science. Thales fut parmi les premiers penseurs à examiner un "univers régi par l'ordre des lois naturelles que nous pouvions réellement comprendre", et Democrite postule que toute matière est constituée de combinaisons d'atomes dans un grand nombre de configurations. Il décrit ensuite comment le carbone constitue la pierre angulaire de la vie sur Terre en raison de sa nature chimique unique. Il explique la structure atomique de base des protons, des neutrons et des électrons, et le processus de fusion nucléaire qui se produit dans la plupart des étoiles qui peut surmonter les forces électrostatiques qui empêchent normalement les atomes de se toucher. Il discute ensuite de l'existence de neutrinos qui sont créés par ces processus nucléaires et qui passent généralement à travers toute la matière, ce qui les rend pratiquement indétectables. Il explique comment les piscines souterraines dotées de détecteurs spéciaux comme le Super-Kamiokande sont utilisées pour détecter les neutrinos lorsqu'ils entrent en collision avec des molécules d'eau, et comment les neutrinos de la supernova SN 1987A dans le Grand Nuage de Magellan ont été détectés trois heures avant que les photons de lumière de l'explosion soient observés grâce à la capacité des neutrinos de traverser la matière des étoiles en voie de disparition. Tyson conclut en notant qu'il existe encore dans l'univers des neutrinos du Big Bang, mais qu'en raison de la nature de la lumière, il existe un "Mur de l'infini" qui ne peut être observé au-delà.


7. Au commencement (The Clean Room)

Cet épisode est centré sur la façon dont la science, en particulier l'oeuvre de Clair Patterson (exprimée en séquences animées par Richard Gere) au milieu du 20ème siècle, a pu déterminer l'âge de la Terre. Tyson décrit d'abord comment la Terre s'est formée à partir de la coalescence [NdMara: fusion de deux éléments] de la matière quelques millions d'années après la formation du Soleil, et bien que les scientifiques puissent examiner les formations dans la strate rocheuse à ce jour, certains événements géologiques, ceux-ci ne peuvent remonter que des millions d'années. Au lieu de cela, les scientifiques ont utilisé les débris d'impacts de météorites, comme le cratère de météorites en Arizona, sachant que le matériau de ces météorites provenant de la ceinture d'astéroïdes aurait été fabriqué en même temps que la Terre.

Tyson décrit ensuite le travail que Patterson a fait en tant que diplômé sous la direction de son conseiller Harrison Brown pour fournir un décompte précis du plomb dans les particules de zircon de Meteor Crater, et qui a permis de travailler avec des résultats similaires recueillis par George Tilton sur les comptes d'uranium. Avec la demi-vie établie de l'uranium radioactive de décroissance de plomb, cela serait utilisé pour évaluer l'âge de la Terre. M. Patterson a constaté que ses résultats étaient contaminés par le plomb provenant de l'environnement ambiant, comparativement à ceux de Tilton, et qu'il fallait construire la première salle blanche ultra-haute pour éliminer toute trace de plomb dans l'environnement. Avec ces résultats propres, Patterson a été en mesure d'estimer l'âge de la Terre à 4,5 milliards d'années.

Tyson poursuit en expliquant que les travaux de Patterson dans la réalisation d'expériences sans plomb l'ont amené à enquêter sur les sources de plomb. Tyson note que le plomb n'est pas présent naturellement à la surface de la Terre, mais qu'il a été facilement exploité par les humains (y compris l'Empire romain), et que le plomb est toxique pour les humains. Patterson a examiné les niveaux de plomb dans l'environnement commun et dans les parties plus profondes des océans et de la glace de l'Antarctique, montrant que le plomb n'avait été remonté à la surface que récemment. Il découvrit que les niveaux plus élevés de plomb provenaient de l'utilisation du plomb tétraéthyle dans l'essence au plomb, malgré les affirmations établies de longue date par Robert A. Kehoe et d'autres que ce produit chimique était sûr. M. Patterson a continué de faire campagne contre l'utilisation du plomb, ce qui a entraîné en fin de compte des restrictions imposées par le gouvernement sur l'utilisation du plomb. Tyson termine en notant que des travaux similaires par les scientifiques continuent d'être utilisés de nos jours pour aider à alerter l'humanité sur d'autres questions fatidiques qui peuvent être identifiées par l'étude de la nature.


8. Les soeurs du Soleil (Sisters of the Sun)

Cet épisode donne un aperçu de la composition des étoiles, de leur vie et de leur mort en milliards d'années. Tyson décrit comment les premiers humains identifiaient les étoiles à l'aide de constellations liées à divers mythes et croyances, comme les Pléiades. Tyson décrit le travail d'Edward Charles Pickering pour capturer les spectres de plusieurs étoiles simultanément, et le travail des Harvard Computers ou "Pickering's Harem", une équipe de chercheuses sous le mentorat de Pickering, pour cataloguer les spectres. Cette équipe comprenait Annie Jump Cannon, qui a mis au point le système de classification stellaire, et Henrietta Swan Leavitt, qui a découvert les moyens de mesurer la distance entre une étoile et la Terre par ses spectres, utilisés plus tard pour identifier d'autres galaxies dans l'univers. Plus tard, cette équipe comprenait Cecilia Payne, qui allait développer une bonne amitié avec Cannon. La thèse de Payne basée sur son travail avec Cannon a pu déterminer la composition et la température des étoiles, en collaboration avec le système de classification de Cannon.

Tyson explique ensuite le cycle de vie des étoiles, confirmé par les nuages interstellaires. Il explique comment des étoiles comme le Soleil conservent leur taille en raison des forces contradictoires de la gravité qui attirent les gaz et de l'expansion des gaz qui s'échappent des réactions de fusion au coeur. Au fur et à mesure que le Soleil vieillit, il devient plus chaud et plus lumineux au point où l'équilibre entre ces réactions sera rompu, provoquant d'abord l'expansion du Soleil en une géante rouge, puis son effondrement en une naine blanche, l'effondrement limité par les forces atomiques. Tyson explique comment de plus grandes étoiles peuvent former des formes encore plus effondrées de matière, créant des novas et des supernovas selon leur taille et menant à des pulsars. Les étoiles massives peuvent s'effondrer sur elles-mêmes et former des trous noirs super-massifs. Tyson décrit ensuite que les étoiles ne peuvent être aussi grandes, en utilisant l'exemple d'Eta Carinae qui est considéré comme une masse solaire instable qui pourrait devenir une hypernova dans un avenir relativement proche. Tyson termine en décrivant comment toute la matière sur Terre est la même matière dont les étoiles sont constituées, et que la lumière et l'énergie des étoiles sont les moteurs de la vie sur Terre.


9. Les mondes perdus de la planète Terre (The Lost Worlds of Planet Earth)

Cet épisode explore la paléogéographie de la Terre sur des millions d'années et son impact sur le développement de la vie sur la planète. Tyson commence par expliquer que les arbres riches en lignine ont évolué au Carbonifère il y a environ 300 millions d'années, qu'ils n'étaient pas comestibles par les espèces à l'époque et qu'ils allaient plutôt tomber et devenir du charbon riche en carbone. Quelque 50 millions d'années plus tard, vers la fin de la période permienne, l'activité volcanique brûlait la matière carbonée, libérant du dioxyde de carbone et des composants acides, créant un effet de serre soudain qui réchauffait les océans et libérait du méthane des fonds marins, le tout menant à l'extinction permienne et triasique, tuant 90% des espèces sur Terre.

Tyson explique ensuite la nature de la tectonique des plaques qui façonnerait les masses terrestres du monde. Tyson explique comment des scientifiques comme Abraham Ortelius ont émis l'hypothèse que les masses terrestres pouvaient avoir été reliées dans le passé, Alfred Wegener qui a émis l'hypothèse d'une super-pangaea continentale et d'une dérive des continents malgré l'idée dominante de ponts terrestres inondés à cette époque et Bruce C. Heezen et Marie Tharp qui ont découvert la dorsale mi-Atlantique à l'origine de la tectonique des plaques. Tyson décrit comment les masses terrestres de la Terre reposent sur le manteau, qui se déplace en raison du mouvement et de la chaleur du noyau externe et interne de la Terre.

Tyson explique ensuite l'impact des astéroïdes à l'origine de l'extinction du Crétacé et du Paléogène, permettant aux petits mammifères de devenir l'espèce dominante sur Terre. Tyson décrit ensuite des événements géologiques plus récents tels que la formation de la mer Méditerranée due à la rupture du barrage naturel dans le détroit de Gibraltar, et comment la formation géologique de l'isthme de Panama a rompu la libre circulation de l'océan Atlantique dans le Pacifique, provoquant des changements climatiques à grande échelle comme la transformation du gros de l'Afrique des prairies luxuriantes en plaines arides et l'évolution vers les mammifères qui grimpent les arbres. Tyson explique en outre comment l'influence d'autres planètes du système solaire a de petits effets sur la rotation et l'inclinaison de la Terre, créant les différentes périodes glaciaires, et comment ces changements ont influencé le comportement nomade des premiers humains. Tyson conclut l'épisode en notant comment les masses terrestres de la Terre devraient changer à l'avenir et postule ce qui pourrait être le prochain grand événement d'extinction.


10. Le premier génie (The Electric Boy)

Cet épisode donne un aperçu de la nature de l'électromagnétisme, comme l'ont découvert les travaux de Michael Faraday. Tyson explique comment l'idée d'une autre force de la nature, semblable aux forces gravitationnelles, avait été postulée par Isaac Newton avant. Tyson continue sur Faraday Faraday, venant de débuts pauvres, finirait par s'intéresser à étudier l'électricité après avoir lu des livres et voir des conférences par Humphry Davy Humphry à la Royal Institution. Plus tard, Davy engagea Faraday après avoir vu les notes détaillées qu'il avait prises, comme secrétaire et assistant de laboratoire.

Après que Davy et le chimiste William Hyde Wollaston aient essayé sans succès de s'appuyer sur la découverte des phénomènes électromagnétiques par Hans Christian Orsted pour exploiter la capacité de créer du mouvement à partir de l'électricité, Faraday a pu créer son propre dispositif pour créer le premier moteur électrique en appliquant de l'électricité alignée sur un aimant. Davy, amer de la percée de Faraday, a mis Faraday sur la tâche d'améliorer la qualité du verre optique de haute qualité, empêchant Faraday de poursuivre ses recherches. Faraday, sans se laisser décourager, a continué à travailler à l'Institution royale et a créé les conférences de Noel conçues pour enseigner la science aux enfants. Après la mort de Davy, Faraday a repris ses efforts à plein temps pour étudier l'électromagnétisme, créant le premier générateur électrique en insérant un aimant dans une bobine de fils.

Tyson continue de noter que malgré la perte d'une partie de sa capacité mentale, Faraday a conclu que l'électricité et le magnétisme étaient reliés par des champs invisibles, et a postulé que la lumière peut également être liée à ces forces. En utilisant un échantillon de verre optique que Davy lui a fait fabriquer, Faraday a découvert qu'un champ magnétique appliqué pourrait affecter la polarisation de la lumière traversant l'échantillon de verre (un matériau diélectrique), conduisant à ce qu'on appelle l'effet Faraday et reliant ces trois forces. Faraday a postulé que ces champs existaient à travers la planète, qui plus tard s'appellerait le champ magnétique terrestre généré par le noyau interne de fer en fusion en rotation, ainsi que les phénomènes qui ont fait tourner les planètes autour du Soleil. Le travail de Faraday a d'abord été rejeté par la communauté scientifique en raison de son manque de soutien mathématique, mais James Clerk Maxwell est venu plus tard pour retravailler les théories de Faraday dans les équations de Maxwell, et a validé ces théories. Leurs efforts combinés ont créé la base de la science qui est à la base des principes des communications modernes d'aujourd'hui.


11. Les Immortels (The Immortals)

Cet épisode traite de la façon dont la vie s'est développée sur Terre et des possibilités de vie sur d'autres planètes. Tyson commence par expliquer comment le développement humain des systèmes d'écriture a permis le transfert de l'information à travers les générations, décrivant comment la princesse Enheduanna vers 2280 avant JC serait l'une des premières à signer de son nom ses oeuvres, et comment Gilgamesh a recueilli des histoires, dont celle de Utnapishtim documentant une grande crue comparable à celle de Noah's Ark. Tyson explique comment l'ADN enregistre de la même façon l'information pour propager la vie, et postule des théories sur la façon dont l'ADN a pris naissance sur Terre, y compris l'évolution à partir d'un bassin de marée peu profonde, ou de l'éjection de collisions de météores d'autres planètes. Dans ce dernier cas, Tyson explique comment la comparaison de la composition de la météorite de Nakhla en 1911 avec les résultats recueillis par le programme Viking a démontré que les matériaux provenant de Mars pouvaient transiter vers la Terre, et la capacité de certains microbes à survivre dans les conditions difficiles de l'espace. Avec les mouvements des systèmes solaires à travers la galaxie sur des milliards d'années, la vie pourrait se propager de la même manière d'une planète à l'autre.

Tyson se demande ensuite si la vie sur d'autres planètes pourrait exister. Il explique comment le Projet Diana, dans les années 1940, a démontré que les ondes radioélectriques peuvent voyager dans l'espace et que tous les signaux émis par l'humanité continuent de rayonner dans l'espace depuis notre planète. Tyson note que les projets ont depuis lors recherché des signaux similaires provenant potentiellement d'autres systèmes solaires. Tyson explique ensuite que le développement et la durée de vie des civilisations extraterrestres doivent être pris en compte pour qu'une telle détection soit réalisée. Il note que les civilisations peuvent être anéanties par des événements cosmiques comme les supernovae, les catastrophes naturelles comme la catastrophe de Toba, ou même l'autodestruction par la guerre ou par d'autres moyens, rendant les estimations de probabilité difficiles. Tyson décrit comment les galaxies elliptiques, dans lesquelles certaines des plus anciennes étoiles naines rouges existent, offrent les meilleures chances de trouver des civilisations établies. Tyson conclut que l'intelligence humaine correctement appliquée devrait permettre à notre espèce d'éviter de tels désastres et nous permettre de migrer au-delà de la Terre avant que le Soleil ne se transforme finalement en géante rouge. L'animation de la princesse Enheduanna est calquée sur celle de Christiane Amanpour de CNN, qui a également fait la voix d'Enheduanna.


12. Un monde libéré (The World Set Free)

Cet épisode explore la nature de l'effet de serre, découvert par Joseph Fourier et Svante Arrhenius, et les preuves de l'existence d'un réchauffement climatique dû à l'influence humaine. Tyson commence par décrire l'histoire à long terme de la planète Vénus. D'après la lecture des informations transmises par les sondes Venera, la planète avait autrefois un océan et une atmosphère, mais en raison de la libération de dioxyde de carbone des éruptions volcaniques, l'effet de serre sur Vénus, devenu incontrôlable, a causé l'emballement des températures en surface pour faire bouillir les océans.

Tyson note ensuite que la nature délicate de la quantité de dioxyde de carbone dans l'atmosphère peut influencer le climat de la Terre en raison de l'effet de serre, et que les niveaux de dioxyde de carbone ont augmenté depuis le début du 20ème siècle. Des preuves ont montré que cela provient de la consommation humaine de pétrole, de charbon et de gaz plutôt que des éruptions volcaniques dues à la signature isotopique du dioxyde de carbone. L'augmentation du dioxyde de carbone a entraîné une hausse des températures, ce qui a entraîné des boucles de rétroaction positive de la fonte des calottes glaciaires polaires et le déchaussage du pergélisol pour augmenter les niveaux de dioxyde de carbone.

Tyson note ensuite que les humains ont découvert des moyens d'exploiter l'énergie solaire, comme le moteur solaire d'Augustin Mouchot au 19ème siècle, et le générateur de vapeur solaire de Frank Shuman dans les années 1910. Tyson souligne que dans les deux cas, l'économie et la facilité d'utilisation du charbon et du pétrole bon marché ont fait que ces inventions ont été négligées à l'époque. Aujourd'hui, les systèmes d'énergie solaire et éolienne seraient en mesure de capter facilement suffisamment d'énergie solaire du soleil. Tyson compare ensuite la motivation pour passer à ces formes d'énergie plus propres aux efforts de la course à l'espace et souligne qu'il n'est pas trop tard pour que l'humanité corrige son cap.


13. Les prémices de la connaissance (Unafraid of the Dark)

[Note de Mara] Cet épisode fait office de conclusion à la série "Cosmos: une odyssée à travers l'univers"...

Tyson commence l'épisode en montrant la destruction de la Bibliothèque d'Alexandrie, et comment l'humanité a perdu une grande partie de ses connaissances. Il met ensuite en contraste la volonté de l'humanité de continuer à découvrir de nouveaux faits sur l'univers, et la nécessité de ne pas fermer la voie à d'autres découvertes.

Tyson amène ensuite à décrire la découverte des rayons cosmiques par Victor Hess à travers des voyages en ballon à haute altitude, où le rayonnement augmente au fur et à mesure que l'on s'éloigne de la surface. L'astronome suisse Fritz Zwicky, en étudiant les supernovae, a postulé que ces rayons cosmiques provenaient de ces événements au lieu d'un rayonnement électromagnétique. Zwicky continuerait à étudier les supernovae, et en regardant les bougies standard qu'elles émettaient, il estimait le mouvement des galaxies dans l'univers. Ses calculs suggèrent qu'il doit y avoir plus de masse dans l'univers que dans les galaxies observables, et l'appellent matière noire. Initialement oubliée, la théorie de Zwicky a été confirmée par les travaux de Vera Rubin, qui a observé que la rotation des étoiles aux limites des galaxies observables ne suivait pas le comportement de rotation attendu sans tenir compte de la matière noire. Cela a conduit à la proposition de l'énergie noire comme une théorie viable pour expliquer l'accélération de l'expansion de l'univers.

Tyson décrit ensuite le voyage interstellaire à l'aide des deux sondes Voyager. Outre la capacité d'identifier plusieurs caractéristiques sur les planètes du système solaire, Voyager-1 a pu récemment démontrer l'existence de l'héliosphère variable du Soleil qui aide à protéger le système solaire des vents interstellaires. Tyson décrit le rôle de Carl Sagan dans le programme Voyager, y compris la création du "Voyager Golden Record" pour encapsuler l'humanité et la position de la Terre dans l'univers, et convaincre les directeurs de programme de demander à Voyager-1 de prendre une photo de la Terre depuis l'orbite de Neptune, créant l'image du Pale Blue Dot. Tyson conclut la série en mettant l'accent sur le message de Sagan sur la condition humaine dans l'immensité du cosmos, et pour encourager les téléspectateurs à continuer à explorer et à découvrir ce que l'univers a d'autre à offrir.

La série se termine avec le navire de l'imagination, siège vide, quittant la Terre et voyageant dans l'espace sous les yeux de Tyson depuis la planète Terre.



Article rédigé le 22 août 2019.
Traduction assurée par le logiciel DeepL.



Sources principales:
Cosmos: A Spacetime Odyssey (Wikipedia.org)
Cosmos: une odyssée à travers l'univers (Wikipedia.org)
Playlist: Cosmos et conquête de l'espace (Dailymotion.com)

Exo-planètes et planètes solitaires, qu'est-ce exactement?

Une exo-planète, ou planète extrasolaire, est une planète extérieure au Système Solaire qui orbite autour d'une autre étoile. La première détection scientifique d'une exo-planète date de 1988. Cependant, il faut attendre 1992 pour la confirmation. Depuis lors, à la date du 1er mai 2017, 3,608 exo-planètes ont été détectées et confirmées, dans 2,702 systèmes planétaires, dont 60 multiples. Une planète solitaire ou orpheline (anglais: Rogue Planet) est une planète n'orbitant pas autour d'une étoile, perdue dans l'espace interstellaire. En général, parce que cette planète a échappé à son attraction et a été éjectée de son système stellaire.

Photo 1 - Exo-planète HD 189733-b découverte par le telescope
spatial Hubble en octobre 2016 (© Sarah Loff, NASA)
Artists impression of the deep blue planet HD 189733b


1. Présentation générale.

Une exo-planète, ou planète extrasolaire, est une planète extérieure au Système Solaire qui orbite autour d'une autre étoile. La première détection scientifique d'une exo-planète date de 1988. Cependant, il faut attendre 1992 pour la confirmation. Depuis lors, à la date du 1er mai 2017, 3,608 exo-planètes ont été détectées et confirmées, dans 2,702 systèmes planétaires, dont 60 multiples.

HARPS, un télescope installé au Chili, a répertorié depuis 2004 une centaine d'exo-planètes, et le télescope spatial Kepler plus de 2,000 depuis 2009. Kepler a également découvert un millier d'autres candidates, dont environ 11% pourraient être des faux positifs. En moyenne, il y a au moins une exo-planète par étoile, certaines d'entre-elles comptant un système planétaire multiple. Une étoile rouge de Type G, comparable au Soleil, sur cinq possède une exo-planète de taille similaire à celle de Terre, dans la zone habitable du système. Considérant qu'il y a 200 milliards d'étoiles dans la Voie Lactée, cela laisse l'hypothèse qu'il existe au moins 11 milliards de planètes habitables de taille terrestre. Ce taux atteint 40 milliards si on prend en compte les planètes orbitant autour d'une étoile rouge de Type-G.

Photo 2 - Représentation d'une géante gazeuse découverte par le télescope spatial Hubble,
orbitant autour de deux étoiles Type-G, dans le système OGLE-2007-BLG-349, distant de 8,000 al

La découverte d'exo-planètes a ravivé ou intensifié l'intérêt pour la recherche de vie extraterrestre dans l'univers. Et un intérêt particulier pour les exo-planètes orbitant dans la zone habitable d'une étoile, avec présence d'eau et d'un écosystème, prérequis indispensable au développement de la vie. L'exo-planète la moins massive découverte à ce jour est Daugr, également connue sous les appellations PSR B1257+12A ou +12-b, avec une masse équivalente à deux fois celle de la Lune. La plus massive enregistrée dans les archives de la NASA est DENIS-P J082303.1-491201-b, d'une masse 29 fois plus élevée que celle de Jupiter. Celle-ci, selon la classification et la définition d'une planète, serait plutôt une étoile naine brune. L'exo-planète la plus proche de nous est Centauri-b, située à 4.2 années-lumière (al) de la Terre. Elle tourne autour de Proxima Centauri, l'étoile la plus proche de notre Soleil. Son diamètre est 1.5 fois celui de Terre.

Photo 3 - Centauri-b, à 4.2 al du Soleil, avec un climat aride,
est l'exo-planète rocheuse habitable la plus proche de notre planète
Centauri-b_as_an_arid_rocky_super-earth

Une planète solitaire ou orpheline est une planète n'orbitant pas autour d'une étoile, perdue dans l'espace interstellaire. En général, parce que cette planète a échappé à son attraction. Je cite par exemple WISE J085510.83−071442.5, découverte en mars 2013 par le télescope spatial Spitzer (NASA-JPL-Caltech), et située à 7.27 (+/- 0.13) al de nous. Cet astre est catalogué comme "Dwarf planet", c'est-à-dire un stade intermédiaire entre une géante gazeuse comme Jupiter, et une étoile naine brune de classification spectrale Y2. On considère que la Voie Lactée compte probablement 200 milliards de ces planètes solitaires, c'est-à-dire le double du nombre d'étoiles présentes dans notre galaxie.

Photo 4 - Représentation d'une planète solitaire similaire à Jupiter
, découverte en 2007 par le télescope de l'Observatoire Universitaire
du Mont John, en Nouvelle-Zélande (© NASA-JPL-Caltech)


1° Nomenclature des noms d'exo-planètes.

La convention pour désigner une exo-planète est une extension du nom de l'étoile parente, adopté par l'Union Astronomique Internationale (IAU): la première exo-planète orbitant autour d'une étoile simple reçoit le nom de cette étoile, plus la lettre minuscule "b" ("a" se référant à l'étoile). Si une seconde planète est découverte par la suite dans ce système stellaire, elle reçoit la lettre "c". Et ainsi de suite. Remarque: certaines exo-planètes reçoivent également des noms personnalisés, non reconnus ou hors de la classification IAU. Par exemple, l'exo-planète 55-Cancri-b ou occasionnellement -Ab (pour la distinguer de son étoile 55-Cancri-A), est également appelée "Galileo" ou "Galilée", et se situe à 40.3 (+/- 0.4) al de nous. C'est une planète gazeuse similaire à Jupiter, mais plus chaude.

Photo 5 - Exo-planète 55-Cancri-b, distante de 40.3 années-lumière de Terre


2° Quelques vidéos YouTube en Français.







Article rédigé le 29 juin 2017.


Sources principales:
Exoplanet (Wikipedia.org)
Rogue Planet (Wikipedia.org)


Exploration et étude du Système Solaire

Le Système Solaire est un système stellaire gravitationnel comprenant une étoile, le Soleil, et des corps célestes ou astres orbitant autour de lui, directement ou indirectement. Parmi ces astres, les huit plus grands sont les planètes, leurs 173 satellites ou lunes, et divers autres objets, comme les cinq planètes naines reconnues comme telles (Cérès, Pluton, Hauméa, Makémaké et Eris), ainsi que des astéroïdes ou restes de corps rocheux et/ou de glaces, et des comètes. Au sujet des lunes qui orbitent indirectement autour du Soleil, deux sont plus grandes que la plus petite des planètes intérieures, Mercure.

Le Système Solaire s'est formé il y a 4.568 milliards d'années, à partir d'un nuage moléculaire interstellaire géant. La vaste majorité de la masse de ce système est constituée par le Soleil, et le reste principalement par les quatre planètes géantes extérieures. Jupiter et Saturne sont les deux géantes gazeuses, beaucoup plus massives que Terre et composées essentiellement d'hydrogène et d'hélium. Les deux géantes les plus lointaines, Uranus et Neptune, sont des planètes de glace composées d'un mélange d'hydrogène, d'hélium, d'eau, de méthane et d'ammoniaque. Les quatre planètes dites "intérieures", ou "planètes terrestres", sont Mercure, Venus, Terre et Mars. Celles-ci sont constituées principalement de roches et de métaux. Les cinq planètes naines ont été baptisées du nom de divinités diverses: Pluton est la plus grande avec 2,326 km de diamètre. Suivent Eris (2,344 km), Hauméa (1,960 km), Makémaké (1,480 km), et Cérès (945 km).


Solar_System_Size_to_scale_fr


1. Planètes terrestres intérieures.

1° Mercure.

Mercure est la plus petite des huit planètes du Système Solaire, et la plus proche du Soleil. Sa période de révolution autour de son étoile est de 87.969 jours terrestres, et décrit autour de celle-ci une orbite elliptique et excentrée, avec une Périhélie (point le plus proche) de 46 millions de km, et une Aphélie (point le plus éloigné) de 69.8 millions de km. Sa période de rotation sur elle-même est faible: 59 jours terrestres. Elle a un diamètre équatorial de 4,879.4 km. Elle a été baptisée du nom du dieu romain Mercure, le Dieu du Commerce et des Voyages, et également "Messager des Dieux". Mercure n'a pas de satellites naturels.

Photo 1 - Mercure vue par la sonde spatiale Messenger (NASA), le 14 janvier 2008
Mercury

Sa surface, à l'instar de la Lune, est constellée de cratères d'impact, les plus grands mesurant plusieurs centaines de kilomètres de diamètre. Sa proximité avec le Soleil en fait un astre où la température de la face exposée s'élève à +427°C, et s'abaisse à -173°C sur sa face caché. L'atmosphère quasi inexistante explique ce grand écart de température, et dans ce cas nous parlons plutôt d'"exosphère", composée d'un mélange de potassium (31%), de sodium (25%) et d'oxygène (9.5%). On y trouve également des traces d'argon, de néon, d'hydrogène et d'hélium.

Les premières observations de Mercure au télescope sont effectuées par l'astronome et physicien Galilée, au début du 17ème siècle. Au 20ème siècle, le premier vol d'observation de Mercure est réalisé par la sonde spatiale Mariner 10 de la NASA, le 29 mars 1974.


2° Vénus.

Venus est la seconde planète distante du Soleil. Elle tourne autour de lui en 224.7 jours terrestres, et décrit une orbite légèrement excentrée. Sa Périhélie est de 107.48 millions de km, et son Aphélie de 108.94 millions de km. Sa période de rotation sur elle-même est de 243.025 jours terrestres, et contrairement aux autres planètes du Système Solaire, cette rotation s'effectue en sens inverse. La planète a été baptisée du nom de la Déesse romaine de l'amour et de la beauté, et elle n'a pas de satellites naturels.

Photo 2 - Photo couleur prise par Mariner 10 (NASA) le 5 février 1974. Sa surface
est entièrement recouverte d'un manteau opaque d'acide sulfurique
Venus

Venus est une planète terrestre, parfois surnommée "Planète sœur" ou "Jumelle" de Terre. Son diamètre est très similaire à celui de notre planète: 12,092 km, soit environ 650 km de moins que la nôtre. Mais son atmosphère, composée de 96% de dioxyde de carbone, conséquence d'un effet de serre incontrôlée, est très différente. La pression atmosphérique y est 92 fois plus élevée, c'est-à-dire l'équivalent de la pression qui règne à 3,500 mètres de profondeur dans les océans. Sa température moyenne s'élève à 462°C.

Photo 3 - Comparaison des tailles entre Vénus et Terre
Venus & Earth Size Comparison

A l'instar de Mercure, Venus est observée pour la première fois au télescope par Galilée, au début du 17ème siècle. La première observation orbitale est effectuée par la sonde Mariner 2 de la NASA, le 14 décembre 1962. Et le premier vaisseau spatial à s'y poser est la sonde russe Venera 7, le 15 décembre 1970. Le contact et la transmission des données ne durent que 52 minutes, l'engin étant perdu en raison de la température, de la corrosion et de la pression atmosphérique écrasante qui y règnent.


3° Terre.

Terre (Ancien anglais: Eorðe, Grec: Γαῖα Gaia, Latin: Terra) est notre planète, parfois surnommée "Globe". C'est la troisième planète distante du Soleil, la seule qui s'est montrée propice au développement de la vie animale et végétale telle que nous la connaissons aujourd'hui, et c'est le berceau de l'Humanité. C'est également la planète la plus dense du Système Solaire, et la plus grande du groupe des quatre planètes terrestres intérieures.

Photo 4 - Terre photographiée par Apollo 17 le 7 décembre 1972
The_Earth_seen_from_Apollo_17

La lithosphère ou croûte terrestre est composée de plaques tectoniques qui bougent l'une contre ou sur l'autre, depuis des centaines de millions d'années. Environ 71% de la surface sont couverts d'eau. Le reste, 29%, compte les continents et des îles. La majorité des régions polaires est constituée de glace. L'intérieur de la Terre est composé d'un noyau interne ou coeur en fer solide, d'un noyau externe liquide qui génère le champ magnétique terrestre, d'un manteau interne liquide, composé de roches en silicates en fusion ou magma, d'une croûte en basalte ou granite, et d'un manteau externe solide.

Photo 5 - Coupe de l'intérieur de la Terre
Earth_poster

Au cours du premier milliard d'années dans l'histoire de Terre, des formes de vie primitives apparaissent dans les océans et les mers, et commencent à affecter l'atmosphère et la surface terrestres. Des organismes aérobies et anaérobies prolifèrent. Les fouilles et travaux géologiques actuelles indiquent que la vie serait apparue il y a 4.1 milliards d'années. Depuis lors, la combinaison de la distance Terre-Soleil, des propriétés physiques et chimiques, ainsi que de l'histoire géologique, ont permis aux formes de vie d'évoluer sans cesse vers des organismes plus complexes et de se diversifier.

Dans l'histoire de Terre, cette biodiversité a connu de longues périodes d'expansion, entrecoupées parfois par des extinctions de masse. Les scientifiques estiment à l'heure actuelle que plus de 99% de toutes les espèces animales et végétales, ayant vécu sur Terre à un moment ou un autre, ont fini par s'éteindre.

Aujourd'hui, plus de 7.4 milliards de personnes vivent sur Terre et dépendent de sa biosphère et de ses ressources minérales pour leur survie. Au fil de l'Histoire, les humains ont développé de nombreuses sociétés et cultures. Politiquement, le monde que nous connaissons au 21ème siècle compte environ 200 nations ou états souverains. Actuellement, la Terre compte un peu plus de 7.4 milliards d'habitants.


4° Mars.

Mars est la quatrième et dernière planète interne distante du Soleil, avec une Périhélie de 206.7 millions de km, et une Aphélie de 249.2 millions de km. Elle a été baptisée du nom du Dieu romain de la Guerre, et on fait également référence à elle sous le nom de "Planète Rouge", en raison de son oxyde de fer qui prédomine à la surface. Mars est de type terrestre, elle possède une légère atmosphère, composée essentiellement de gaz carbonique (95.97%), et une surface accidentée et assez chaotique, composée de cratères d'impact de météorites, de vallées, de bassins, de montagnes et de déserts, ainsi que de glace polaire, à l'instar de Terre. Mais contrairement à notre planète, elle n'a pas de tectonique des plaques: sa surface est donc figée à tout jamais. Sa période de rotation sur elle-même (24h 37m 22s) et le cycle des saisons sont similaires à ceux de Terre. Sa période de révolution autour du Soleil est de 686.971 jours terrestres.

Photo 6 - Photo couleur de Mars prise par la sonde spatiale
européenne (ESA) Rosetta le 25 février 2007
Mars True Color

Géologiquement, Mars possède le plus grand volcan et la seconde montagne en taille du Système Solaire, le Mont Olympus, dont le sommet culmine à presque 22km de hauteur, et son diamètre à la base fait environ 600km. Valles Marineris est le plus large canyon du Système Solaire, et elle est si grande qu'elle est visible depuis les sondes orbitales, comme une balafre sur la joue. Les deux calottes glacières polaires sont composées principalement de glace et d'eau. Le volume de glace du Pole Sud est tel que si elle fondait, elle suffirait à recouvrir entièrement la surface martienne sous une couche d'eau de 11 mètres de profondeur. Son diamètre équatorial est de 6,792 km, soit un peu plus de la moitié de celle de Terre.

Dans la culture populaire (littérature, cinéma, ...) la Planète Rouge occupe une place de choix. Les premières références écrites et observations de Mars, rapportées par les astronomes égyptiens, datent de 1534 av. J.-C. En 1604, l'astronome Johann Kepler parvient à calculer sa parallaxe et sa distance avec Terre. Une observation par des sondes spatiales est entamée au début des années 1960s par les Etats-Unis et la Russie.

Photo 7 - Valles Marineris, cliché pris par Viking 1 le 22 février 1980


2. Planètes géantes gazeuses.

1° Jupiter.

Jupiter est la cinquième planète distante du Soleil, et la plus grande du Système Solaire. Sa masse à elle-seule est équivalente à deux fois et demi celles de toutes les autres planètes réunies. La géante gazeuse est connue par les astronomes depuis l'Antiquité. Elle a été baptisée du nom du Roi des Dieux dans le Panthéon mythologique romain. En raison de sa vitesse de rotation très élevée (9.925 heures), elle présente l'aspect d'une sphère légèrement aplatie aux pôles et un petit renflement autour de l'équateur. La "Grande Tâche Rouge", observable par les astronomes depuis le 17ème siècle, est un gigantesque cyclone tourbillonnant dont le diamètre est similaire à celui de Terre.

Photo 8 - Photo de Jupiter prise par le télescope spatial Hubble le 21 avril 2014
Photo prise par Hubble - 21/04/14

A l'instar des autres planètes, son orbite autour du Soleil, qui dure 398.88 jours terrestres, est excentrée. Sa Périhélie est de 740.55 millions de km, et son Aphélie de 816.4 millions de km. C'est une planète de type "Gazeuse", qui n'a pas de surface solide bien définie. Elle a un diamètre équatorial de 142,984 km, soit 11.21 fois celui de Terre. Son volume représente 1,321 fois celui de Terre. De part sa masse très élevée, Jupiter génère une grande force de gravité et d'attraction. Sa composition chimique est de 89.8% (+/- 2.0%) d'hydrogène et de 10.2% (+/- 2.0%) d'hélium. Il y a également d'infimes traces de méthane (0.3%) et d'ammoniaque (0.026%).

Le "Système Jovien" compte 67 satellites naturels ou lunes, dont les quatre plus connus, Io, Europe, Ganymède et Callisto, ont été découverts par l'astronome Galilée en janvier 1610. Les trois plus proches de Jupiter ont une résonance orbitale de 4-2-1 entre eux. Leur rotation et leur masse génère leur propre force de gravité. Historiquement, les premières sondes spatiales à prendre et transmettre des photos de la géante gazeuse sont les missions de la NASA Pionner-10 et Pionner-11, en mars 1972 et avril 1973. Suivent Voyager-1 (5 mars 1979), Voyager-2 (9 juillet 1979), Cassini (30 décembre 2000) et New Horizon (28 février 2007).

Photo 9 - Echelle des dimensions entre Terre et Jupiter
Dimensions Terre-Jupiter


2° Saturne.

Saturne est la sixième planète distante du Soleil, et la seconde en taille après Jupiter. A l'instar de celle-ci, c'est une géante gazeuse, dont le diamètre de 120,536 km représente 9.45 fois celui de Terre. Sa principale caractéristique distinctive, ce sont bien sûr ses anneaux concentriques, constitués de milliards de blocs de roches, de glace et de poussières, débris de satellites naturels. Elle a été baptisée du nom du Dieu romain de l'Agriculture. Et bien que sa densité ne soit qu'un huitième de Terre, sa masse est 95 fois plus élevée. A l'instar de Jupiter, elle exerce une grande force d'attraction.

Photo 10 - Photo de Saturne prise par la sonde Cassini le 23 juillet 2008
Saturne - Photo prise par <i>Cassini</i>, 23/07/08

Saturne a un aspect jaune pâle en raison des cristaux d'ammoniaque NH3 présents dans les couches supérieures de son atmosphère. Dans celle-ci, les vents peuvent atteindre la vitesse de 1,800 km/h, plus rapide encore que ceux de Jupiter.

Photo 11 - Echelle des dimensions entre Saturne et Terre
Dimensions Saturne-Terre

La planète décrit une orbite excentrée autour du Soleil en 10,759.22 jours terrestres. Sa Périhélie est de 1.350 milliard de km, et son Aphélie de 1.509 milliard de km. Elle tourne sur elle-même en 378.09 jours terrestres. Saturne compte 62 satellites ou petites lunes, dont 53 d'entre eux ont été affublé d'un nom. Les plus connus sont Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea, Iapetus et Titan.

Saturne est connue et observée depuis l'Antiquité par des astronomes babyloniens, grecs et romains. Ces derniers considèrent la planète comme l'équivalent du Dieu grec Cronos, ce qui donne son nom au "Système Cronien". Galilée observe Saturne et ses anneaux pour la première fois au télescope en 1610. La première sonde spatiale à survoler Saturne est Pionner-11 (NASA), en septembre 1979. Voyager-1 visite la planète en novembre 1980. En août 1981, Voyager-2 poursuit les études et observations. En juin 2004, la sonde Cassini-Huygens observe et étudie attentivement son plus grand satellite, Titan.

Photo 12 - Sonde Cassini-Huygens
(deux modules séparés) étudiant Titan, en juin 2004
NASA-Cassini-Saturn-Titan


2. Planètes géantes de glace.

1° Uranus.

Uranus et la septième planète distante du Soleil, et la troisième par sa taille. C'est la seule dont le nom est dérivé de la mythologie grecque. Celui-ci est la version latinisée du Dieu du Ciel Ouranos, le père de Chronos (Saturne), et le grand-père de Zeus. Sa composition chimique, ainsi que celle de Neptune, diffèrent sensiblement des planètes géantes gazeuses. Elle possède bien de l'hydrogène et de l'hélium, mais dans une beaucoup moindre proportion, et compte davantage de glaces d'eau, d'ammoniaque et de méthane, ainsi que de traces d'autres hydrocarbonés. C'est pour cette raison que les astronomes classent les deux planètes extérieures du Système Solaire dans la catégorie des "Géantes de glace". Sa température dans la tropopause est de -224°C.

Photo 13 - Comparaison entre la Terre et Uranus
Uranus Earth size comparison_2

Tout comme les deux géantes gazeuses, Uranus dispose d'un système de 13 anneaux composés de blocs de roches et de glaces, beaucoup moins visibles que ceux de Saturne, et d'une magnétosphère. Son diamètre équatorial est de 51,118 km, soit un peu plus de quatre fois celui de Terre. Sa masse équivaut à 15 fois celle de Terre. La planète tourne sur elle-même en 17h 24m 15s, et autour du Soleil en 369.66 jours terrestres. Sa Périhélie est de 2.742 milliards de km, et son Aphélie de 3.008 milliards de km.

Uranus compte 27 satellites naturels, baptisés d'après des personnages des oeuvres de William Shakespeare ou du poète Alexander Pope. Les cinq plus importants sont Miranda, Ariel, Umbriel, Titania et Oberon. Les anneaux sont composés de particules très denses, mesurant entre un micromètre et quelques centimètres. Ces anneaux sont observés pour la première fois par l'astronome anglais William Herschel, en 1789. La bizarrerie de la planète, c'est que son axe de rotation est presque horizontal et parallèle au plan de l'écliptique solaire. Ses pôles se retrouvent plus ou moins au niveau de l'équateur, et son système d'anneaux en position verticale.

Photo 14 - Trajectoire de la sonde Uranus Pathfinder (NASA)
UranusPathfinderTrajectory-20150527


2° Neptune.

Neptune est la huitième et la plus lointaine planète du Système Solaire. C'est la quatrième plus grande par son diamètre, et la troisième par sa masse, 17 fois plus massive que celle de Terre. Neptune orbite autour du Soleil en 60,182 jours terrestres, soit 164.88 années. Sa Périhélie est de 4.46 milliards de km, et son Aphélie de 4.54 milliards de km. Sa période de rotation sur elle-même est de 16h 6m 36s Elle est baptisée du nom du Dieu romain de la Mer, et a un diamètre équatorial de 49,528 km, soit 3.83 fois celui de Terre, et compte 14 satellites identifiés, les plus connus étant Triton, Larissa, Despina et Proteus.

Neptune n'est pas visible à l'oeil nu, c'est la seule planète du Système Solaire trouvée par déduction mathématique, et non par observations empiriques. Des changements dans les calculs de son orbite sont apportés par l'astronome français Alexis Bouvard, au début du 19ème siècle. En août 1846, Urbain le Verrier et John Couch Adams, deux astronomes français et anglais, grâce aux travaux de Bouvard, prédisent chacun de leur côté avec plus de précision l'orbite et la position de Neptune. Un mois plus tard, le 23 septembre, dans l'Observatoire astronomique de Berlin, l'allemand Johann Gottfried Galle se sert des travaux et calculs de ses deux prédécesseurs pour observer Neptune au télescope. Au 20ème siècle, la planète est étudiée par des télescopes basés sur Terre, notamment au Mont Palomar. Elle est survolée et photographiée par la sonde spatiale américaine Voyager-2 le 25 août 1989.

Photo 14 - Comparaison entre Terre et Neptune. Lors du passage de Voyager-2
en 1989, la sonde de la NASA photographie la "Grande Tâche Bleue",
comparable à la "Grande Tâche Rouge" de Jupiter
Neptune Earth size comparison_2

La composition chimique de Neptune est similaire à celle des autres planètes géantes extérieures. Tout comme Jupiter et Saturne, l'atmosphère de Neptune est composée principalement d'hydrogène et d'hélium, avec des traces d'hydrocarbonés et probablement d'azote. Mais, à l'instar d'Uranus, elle contient une plus importante proportion de glaces d'eau, d'ammoniaque et de méthane. C'est la présence en grande quantité de ce méthane dans la couche supérieure atmosphérique qui lui donne cet aspect bleu caractéristique. Ci-dessous la composition de Neptune: [1] Couche atmosphérique supérieure nuageuse. [2] Atmosphère composée d'hydrogène (80%), d'hélium (19%) et de méthane. [3] Manteau composé de glaces d'eau, d'ammoniaque et de méthane. [4] Noyau ou cœur solide, composé de roches en fer-nickel et sillicates.

Photo 15 - Composition chimique de Neptune
Neptune_diagram


3. Autres éléments du Système Solaire.

1° Soleil.

Le Soleil est le centre du Système Solaire, source de vie sur Terre. Dans la classification spectrale établie par Henry Draper, à Harvard, c'est une étoile de Type-G, c'est-à-dire une étoile jaune, de petite taille et de basse luminosité. Sa masse est composée essentiellement d'hydrogène (74.9%) et d'hélium (23.8%), avec de petites traces d'oxygène (0.77%), de carbone (0.29%), de néon et de fer. Cette masse représente 99.86% de celle du Système Solaire, et est équivalente à 330,000 fois celle de Terre. Son diamètre de 1.394 million de km représente 109 fois celui de notre planète.

Photo 16 - Structure du Soleil
Sun_poster

Classification Spectrale de Harvard, de droite à gauche:
  1. Type-O: étoile très chaude et très lumineuse, de couleur bleue.
  2. Type-B: étoile blanche-bleue, un peu moins chaude.
  3. Type-A: étoile blanche, avec hydrogène.
  4. Type-F: étoile jaune-blanche, avec présence de métaux comme fer et titane.
  5. Type-G: étoile jaune, avec hydrogène, hélium et métaux. Notre Soleil est de Type-G.
  6. Type-K: étoile orange, avec métaux et monoxyde de titane.
  7. Type-M: étoile rouge, monoxyde de titane.
Photo 17 - Classification spectrale des étoiles de Harvard
Morgan-Keenan_spectral_classification

Le Soleil s'est formé il y a environ 4.6 milliards d'années, à partir d'un nuage géant interstellaire composé de poussière et de gaz, et a donné naissance au Système Solaire. Les scientifiques estiment que l'étoile est arrivée à mi-vie, et qu'il lui reste un peu moins de 5 milliards d'années avant d'épuiser son combustible nucléaire, l'hydrogène. Le Soleil gonflera et se transformera alors en géante rouge, jusqu'à dépasser les orbites de Mercure et de Vénus, et probablement celle de Terre. A ce stade, elle sera 2,000 fois plus lumineuse et son diamètre 200 fois plus grand qu'il ne l'est actuellement. Avant de se contracter sur elle-même en étoile naine, puis finalement se transformer en trou noir.

Le Soleil est dans le bras spiral d'Orion, à environ 27,200 années lumière du centre de notre galaxie, la Voie Lactée (en anglais: Milky Way). Il est lui-même en mouvement et tourne autour du centre de sa galaxie à la vitesse de 220 km/s. Il effectue une révolution estimée entre 2.25 et 2.50 * 10^18 années.

Photo 18 - Voie Lactée et la position du Soleil
MilkyWay-full-annotated


2° Ceinture d'astéroïdes, Ceinture de Kuiper et planètes naines.

La ceinture d'astéroïdes est un disque circumstellaire situé entre les orbites de Mars et de Jupiter. Elle est composée de corps rocheux ou de glaces irréguliers, de restes de protoplanètes, et compte une planète naine connue, Cérès (945 km de diamètre), ainsi qu'une série de grands astéroïdes comme Vesta (572 km de long), Pallas (550 km) et Hygiea (530 km). Cette ceinture a été formée au cours des cent premiers millions d'années dans l'histoire du Système Solaire.

Photo 19 - Deux ceintures d'astéroïdes du Système Solaire
Asteroid-Belt

La ceinture de Kuiper, du nom de l'astronome hollando-américain Gerrit Pieter Kuiper, est similaire à celle de la ceinture d'astéroïdes intérieure, mais située au-delà de l'orbite de Neptune. Elle marque la limite connue du Système Solaire. Pluto (2,326 km), qui était originellement cataloguée comme sa 9ème planète, a été rétrogradée comme dans la catégorie des "Planète naines" ou astéroïdes en 2006. La ceinture de Kuiper compte également trois autres planètes naines connues: Eris (2,344 km), Hauméa (1,960 km) et Makémaké (1,480 km).

Photo 20 - Représentation de la Ceinture de Kuiper
Kuiper-Belt


3° Nuage de Oort.

Le Nuage de Oort, baptisé du nom de son découvreur, l'astronome hollandais Jan Oort, en 1950, est un nuage composé essentiellement de blocs de roches et de glaces. Comme les deux ceintures d'astéroïdes, il s'agit de restes de la formation du Système Solaire et des protoplanètes. Ceux-ci tournent autour du Soleil, à une distance estimée entre 50,000 et 200,000 Unités Astronomiques (AU), ou entre 0.8 et 3.2 années-lumière (ly). Le Nuage de Oort est en fait composé de deux ensembles ou parties. La première est un disque circumstellaire plat, et la seconde un nuage sphérique entourant l'Héliosphère. Mais leurs limites sont incertaines et ne sont pas connues avec précision. De plus, cette région abrite le berceau de plusieurs comètes dites "longue période", comme la comète de Halley qui accomplit une orbite elliptique autour du Soleil tous les 76 ans.

Remarque: une AU équivaut à la distance moyenne Terre-Soleil prise comme étalon, soit 149.598 millions de km, 8.311 minutes-lumière ou 1.5813×10^(−5) année-lumière.

Photo 21 - Représentation du Nuage de Oort,
l'échelle représentée est logarithmique
Oort Cloud - Voyager 1 Goes Interstellar


Article rédigé le 27 juin 2017.


Sources principales:
Solar System (Wikipedia.org)
Terrestrial Planet (Wikipedia.org)
Giant Planet (Wikipedia.org)
Outer Plantet (Wikipedia.org)