LA LIGNE DES GLACES
En astrophysique et en planétologie, la ligne des glaces (ou ligne de glace), ligne
de gel, ou ligne des neiges (ou ligne de neige), d'un système planétaire est la ligne
isotherme au-
Dans l'absolu, il n'y a donc pas une unique "ligne de glace", mais une par espèce
chimique considérée. Cependant, généralement, quand l'espèce considérée n'est pas
précisée, il est sous-
Ainsi, cette ligne des glaces définit la frontière où les molécules simples se condensent (dihydrogène H2, diazote N2, dichlore Cl2, eau H2O, ammoniac NH3, sulfure d'hydrogène H2S, dioxyde de carbone CO2, méthane CH4, éthane C2H6). Cette ligne se situe à un peu moins de 5 unités astronomiques (≈700 millions de km) du Soleil, bien après la ceinture d'astéroïdes et juste avant l'orbite de Jupiter. Elle marque la séparation franche entre les planètes telluriques et les planètes gazeuses.
L'évènement se passe il y a 4,5 milliards d'années au voisinage d'un bras spiral de la Galaxie. Dans un fragment de nébuleuse de gaz opaque tournant, de petits amas se constituent par accrétion. Parmi eux, notre futur Soleil se dégage alors que ses compagnons restent unis et se dispersent dans la Voie lactée. Au milieu de l'effondrement encore gazeux, une protoétoile grossit et tourne au centre d'un disque perpendiculaire à son axe de rotation. Aidée par la force de gravité, elle se contracte et va capter 99,86% de la masse totale du nuage. La température centrale augmente et le nuage va atteindre des températures de quelques millions de degrés kelvin. Cet échauffement du cœur va enclencher la mise en route du réacteur thermonucléaire. Dans cette phase les protons s'associent libérant de l'énergie sous l'effet de la force nucléaire. C’est la fusion de l'hydrogène en hélium, qui arrête la contraction de l'étoile et qui stabilise son volume.
Notre Soleil est né ! C'est pas beau, ça ?
Le reste de la nébuleuse gazeuse du départ, dont la composition est identique à celle
du Soleil, continue à perdre de la chaleur. Elle atteint la température à laquelle
certains composés chimiques ne sont plus stables à l'état gazeux. Ces composés vont
donc se condenser, non pas en liquides mais en solides, car la pression est très
faible.
La nébuleuse se charge donc de grains solides de poussières que l'on appelle des condensats. Ce
sont ces grains ballotés par la gravitation qui vont donner naissance à des objets
de plus en plus gros. Le Soleil s'est formé par accrétion de la matière centrale
attirant à lui tous le gaz proche et les planètes se sont formées sur le disque à
partir des collisions multiples de particules solides et de reliques de matière et
de gaz restant. Ce modèle de la nébuleuse qui tourne lentement sur elle-
Les orbites planétaires sont quasi coplanaires (sur le même plan), circulaires, concentriques
et les planètes tournent toutes dans le même sens, qui est aussi celui de la rotation
du Soleil sur lui-
À proximité du Soleil, en deçà de la ligne des glaces étaient les éléments lourds
comme les silicates et les métaux. La température élevée ne permettait pas la condensation
(passage de l'état gazeux à l'état solide) des molécules légères comme l'eau, l'ammoniac,
le sulfure d'hydrogène, le dioxyde de carbone ou le méthane. C'est donc à cet endroit
du disque que se sont formées les petits objets telluriques de faibles masses (Mercure, Vénus, Terre, Mars, astéroïdes).
Peu abondante, la matière solide disponible n'a engendré que de petits objets.
Au delà de la ligne des glaces, la température descend en dessous de 260 k et les
molécules l'eau, l'ammoniac, le sulfure d'hydrogène, le dioxyde de carbone et le
méthane se condensent. Grâce à la contribution des glaces, la quantité de matière
solide disponible est alors plus importante. C'est donc à cet endroit du disque que
se sont formés les gros noyaux solides de plus de 10 masses terrestres. Ces noyaux
étaient si massifs qu'ils ont attiré le gaz restant de la nébuleuse. L'effondrement
gravitationelle sur les gros noyaux, du gaz environnant principalement de l'hydrogène
et de l'hélium, a formé les planètes géantes gazeuses (Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune).
Autour de ces petits systèmes, de nombreux petits objets glacés (satellites) ont pu se regrouper. Jupiter a attiré tant de gaz qu'elle a fini par atteindre 318 masses terrestres. Si Saturne a une masse sensiblement inférieure (95 masses terrestres) c'est tout simplement qu'elle s'est formée quelques millions d'années après Jupiter, alors qu'il y avait moins de gaz disponible.
Dans ce processus de condensation, l'eau relativement abondante, a joué un rôle déterminant
car parmi les molécules simples, la molécule d'eau est la première à condenser lorsque
la température décroit (voir image). La condensation de l'eau aux environs de 260
K, marque la limite de la "ligne des glaces" qui sépare les planètes telluriques
des planètes gazeuses.
nota : La température dans la ceinture d'astéroïdes varie
avec la distance du Soleil. Sur le bord intérieur de la ceinture d'astéroïdes à environ
2,2 unités astronomiques, les particules de poussière ont des températures de l'ordre
de 200 K (-
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