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- Des Etoiles aux Planètes

Energie interne : les sources

Les trois sources de chaleur
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Crédit : ASM/Alain Doressoundiram et Gilles Bessou

L'activité géologique d'une planète dépend de sa structure interne (manteau liquide, épaisseur de la croûte,...) et sa structure interne dépend de sa température interne. Nous allons voir ci-après comment l'énergie est emmagasinée dans l'intérieur de la planète, et comment elle s'échappe vers l'extérieur.

Comment l'intérieur de la planète est-il chauffé?

Trois principales sources d'énergie contribuent à chauffer l'intérieur d'une planète : l'accrétion, la différenciation, et la radioactivité. Une quatrième source appelée effet de marée, n'est pas importante pour les planètes telluriques, mais joue un rôle majeur pour les satellites galiléens (les satellites de Jupiter), en particulier pour Io.

  • L'accrétion est la première source d'énergie interne pour les planètes telluriques. L'accrétion est le phénomène par lequel un embryon planétaire grossit en agglomérant les planétésimaux alentours par collision. L'énergie cinétique des impacteurs (m v^2/2) est transformée en énergie thermique qui s'ajoute à l'énergie interne de la planète. Les multiples impacts violents qui ont prévalu dans les premiers temps de la formation des planètes ont déposé une telle quantité d'énergie que la planète entière était en fusion (état liquide).
  • Cet état liquide généralisé a permis au processus de différenciation d'entrer en jeu. Sous l'effet de la gravitation, les matériaux les plus denses (les métaux) coulent dans le noyau de la planète alors que les roches les plus légères restent à la surface. La différenciation produit de la chaleur en transformant l'énergie gravitationnelle en énergie thermique
  • La troisième source d'énergie provient de la décroissance radioactive d'éléments comme l'uranium, le potassium, l'aluminium, etc...Quand les noyaux radioactifs se désintègrent, des particules sub-atomiques sont ejectées à très grande vitesse, chauffant les atomes voisins par collision. La radioactivité transfère ainsi une partie de la masse-énergie (E=mc^2) de l'élément radioactif en énergie thermique pour l'intérieur de la planète.

remarqueRemarque

Les intérieurs de planètes se refroidissent lentement, au fur et à mesure que leur énergie interne s'évacue. A ce jour, 4,6 milliards d'années après la formation des planètes, l'énergie initiale due à l'accrétion et à la différenciation a été presque complètement évacuée. Aujourd'hui, la majeure partie du flux de chaleur provient de la radioactivité naturelle.

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