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Déroulement détaillé |
Au cours de ce TP, nous allons reproduire à l'échelle l'astéroïde Eros en 3D à partir d'images prises par la sonde spatiale NEAR sous différentes orientations. A l'aide d'un montage vidéo montrant l'astéroïde en rotation, on déterminera son axe de rotation, que l'on matérialisera à l'aide d'une pique de bois.
A l'aide des images fournies ci-contre et des indications données sur les dimensions réelles de chaque vue, déterminez la dimension de l'astéroïde Eros dans les trois dimensions.
Pour déterminer les dimensions d'Eros, on utilise la dimension du gros cratère, visible au centre de la plus grande face (diamètre = 6 km). On trouve que l'astéroïde Eros a une dimension de 33 x 8 x 8 km.
En utilisant la pâte à modeler, fabriquez un modèle 3D de l'astéroïde à l'échelle 1/300000e. Essayez de reproduire la forme de l'astéroïde au mieux, en indiquant les principaux cratères.
L'astéroïde de pâte à modeler (au 1/300000e) aura une taille de 10 x 2,5 x 2,5 cm.
Que pensez-vous de la forme de cet astéroïde ? Les Figures 4 et 5 ci-dessous représentent deux autres astéroïdes, Kleopatra et Mathilde. Imaginez un scénario expliquant leur forme. Que savez-vous de la forme des autres corps du Système Solaire ?
La forme de l'astéroïde est très irrégulière. C'est également le cas des deux autres astéroïdes présentés (Kleopatra et Mathilde). La forme d'os de Kleopatra pourrait être expliquée par la rencontre à faible vitesse de deux corps plus petits, qui se seraient ensuite "collés" l'un à l'autre. Dans le cas de l'astéroïde Mathilde, sa structure la plus curieuse est un cratère géant (au centre de l'image), résultat d'une collision. Si l'objet qui a percuté Mathilde avait été un peu plus gros, l'astéroïde aurait été complètement détruit. Ces trois astéroïdes illustrent l'importance des collisions au sein de la Ceinture d'astéroïdes.
Dans le Système Solaire, les planètes et les plus gros astéroïdes et satellites ont une forme à peu près sphériques, alors que les objets les plus petits (astéroïdes, comètes et satellites) ont des formes plus ou moins irrégulières.
Comment se sont formés les cratères ? Y a-t-il des cratères plus anciens que d'autres? Quels renseignements nous apportent-ils ? Connaissez-vous dautres objets du Système Solaire dont la surface présente des cratères ? Y a-t-il des cratères sur la Terre ?
Les cratères que l'on voit sur Eros sont le résultat d'impacts météoritiques ou, pour les plus gros, de collisions avec d'autres astéroïdes. En regardant attentivement les images, on constate une superposition des cratères, indiquant qu'ils n'ont pas tous le même âge. Compter le nombre de cratères sur la surface d'Eros, comme sur toutes les autres surfaces planétaires, nous permet de la dater.
La plupart des objets du Système Solaire présentent des cratères, et presque tous sont d'origine météoritique (le résultat de l'impact d'une météorite). Sur Terre, on connaît quelques 150 cratères météoritiques. C'est peu comparé à la Lune ou à Mercure dont la surface est, à certains endroits, complètement saturée de cratères. Ce très petit nombre de cratères s'explique par la jeunesse de la croûte terrestre, renouvelée en permanence grâce à la tectonique des plaques.
Calculez le volume d'Eros.
A partir des valeurs obtenues au 1-, on trouve que le volume est égal à 33x8x8 km = 2112 km3. La valeur obtenue grâce aux mesures de la sonde NEAR donne une valeur de 2477 km3.
La figure 6 ci-contre est un montage vidéo illustrant la rotation de l'astéroïde Eros. A l'aide de ce montage, matérialisez l'axe de rotation de l'astéroïde. Pourquoi les astéroïdes tournent-ils sur eux-mêmes ? Quelles informations nous apportent leur vitesse de rotation ? (Eros fait un tour sur lui-même en 5h 16min).
La rotation des astéroïdes sur eux-mêmes nous renseignent sur leur histoire collisionnelle. En particulier, si l'on mesure la vitesse de rotation de beaucoup d'astéroïde permet de connaître l'évolution collisionnelle globale de la population des astéroïdes.
Fabriquez un cube de pâte à modeler. Formez un deuxième cube de la même taille en juxtaposant des petites billes de pâte à modeler. Pesez les deux cubes. Que constatez-vous ?
On constate que le cube "plein" est plus lourd (une dizaine de grammes pour un cube de 5 cm de cté).
Comment expliquez que, à taille égale, certains astéroïdes soient légers alors que d'autres, composés des mêmes matériaux, soient plus lourds ?
Comme les deux cubes que l'on vient de fabriquer, certains astéroïdes sont "faits d'un bloc", alors que d'autres sont un agrégat de roches. Cet agrégat de roches tient ensemble par gravité.
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