Histoire d’eau et de poussière La molécule d’eau, du Big-bang à notre verre François Sibille

1. Histoire d’eau et de poussière La molécule d’eau, du Big-bang à notre verre François Sibille Académie des Sciences, Belles-lettres et Arts de Lyon 4 décembre 2012

3. Tableau périodique des éléments … juste après le Big-Bang … 25% 75%

4. … Et après quelques dizaines de millions d’années

5. … Et après quelques centaines de millions d’années

6. Mirage gravitationnel : un télescope géant, naturel et gratuit

7. Mirage gravitationnel : un télescope géant, naturel et gratuit HST HST Beaucoup d’années lumière

8. Mirage gravitationnel : un télescope géant, naturel et gratuit HST HST Beaucoup d’années lumière

9. Un « quasar »  très humide : APM 08279+5255 Seulement 1,7 milliard d’années après le Big-Bang Tel qu’il apparaît en rayons X Concept « artistique » images NASA

10. MILIEU INTERSTELLAIRE DIFFUS Gaz raréfié : 10 atomes / cm3 Pas très froid : 100K (-173 °C) 75% H 24 % He , 1% Traces C, N, 0 etc. Atomes « lourds » Fabriqués dans les étoiles Diffusés dans le milieu 50% de la masse d’une galaxie Mais trop dilué pour former des molécules Très inhomogène

11. Les nuages denses 1000 à10 0000 atomes/cm3 Rassemblement par la gravité « Nuages » 10- 100 Années lumière 10 000-100 000 Masse du Soleil Equilibre hydrostatique Sir James Hopwood JEANS(1877 -1946)

12. Et la poussière ! • Petits grains : ~ 1 micron • Suie (graphite) • Poussière de roche (Silicate) Composant mineur : < 1% de la masse du Milieu interstellaire 1 grain pour 1012 atomes Rôles très importants en Astrophysique

13. Rôles de la poussière • Rougissement : • Absorbe plus le bleu que le rouge • Transparent à l’infrarouge • Refroidissement : • Par émission de photons infrarouges Coucher de Soleil

14. Les étoiles vieillissantes empoussièrent l’espace Bételgeuse Image du disque par interférométrie au VLT Première historique Première image du disque D’une étoile autre que le Soleil image : Xavier Haubois (Observatoire de Paris) et al. 2 cm à 200 km

15. Les étoiles vieillissantes empoussièrent l’espace Bételgeuse ( Orionis) Image du disque Par interférométrie au VLT st35gm04n26_I1blm Simulation numériques par Bernd Freytag (CRAL-ENSL) très accéléré : épisode de 7 ans image : Xavier Haubois (Observatoire de Paris) et al. 2 cm à 200 km

16. Les étoiles vieillissantes empoussièrent l’espace coronographe Bételgeuse, l’étoile masquée par « Coronographie »

17. RETOUR AU MILIEU INTERSTELLAIRE DENSE

18. Nuages denses : Complètement opaques Très froids : 10K (-263 °C) Grains à l’abris des UV Très froids 10-20 K  Chimie dans les nuages denses : WWW.usine_à_ molécules.com

19. Les atomes du gaz se collent à la surface des grains C H C O H O H H N O H N H C N C N O H H N O C N H C H H O C N

20. Adsorption + Formation de molécules  couche de glace  Croissance des grains CO+OCO2 C+OCO O+HOH OH CO CO2 H2O H2O NH3 H2 CO OH H2O CO2 NH3 OH H+HH2 C+HCH etc H2 OH+HH2O

21. Adsorption + Formation de molécules  couche de glace  Croissance des grains CO+OCO2 C+OCO O+HOH OH CO CO2 H2O H2O NH3 H2 CO OH H2O CO2 NH3 OH H+HH2 C+HCH etc H2 CH3-CH2-OH OH+HH2O

22. Adsorption + Formation de molécules  couche de glace  Croissance des grains CO+OCO2 C+OCO O+HOH OH CO CO2 H2O H2O NH3 H2 CO OH H2O CO2 NH3 OH H+HH2 C+HCH etc H2 CH3-CH2-OH OH+HH2O Glycine Alanine

23. Quand un grain sort du nuage … Turbulences  Retour du grain au milieu diffus • Les étoiles le réchauffe • Sublime la glace • Photodissociation des molécules : • H20 + photon UV  OH + H Autre scénario possible …

24. The_Process_of_Triggered_Star_Formation(converted).avi Démarrage auto Fragmentation du nuage Collapse des fragments Formation ‘un groupe de nouvelles étoiles

25. Amas des Pléiades

26. Retour sur l’effondrement d’un fragment

27. m m V  r = Moment cinétique d’une particule r V x CG

28. m • m V  r = Moment cinétique d’une particule • m V  r = Moment cinétique d’un fragment r V x CG

29. m m V  r = Moment cinétique d’une particule S m V  r = Moment cinétique d’un fragment Conservation de S m V  r r V x CG solar_system_cloud_collapse_avi.mpg

30. L’essentiel de la masse va dans l’étoile : nouvel équilibre hydrostatique Le reste va dans un disque en orbite autour de l’étoile Le disque «absorbe» le moment cinétique Le disque refroidit et « coagule » en planètes jpl-formation-ss-from-disk-ssc2004-22v2_full.avi image NASA/ESA Vidéo JPL/NASA

33. Sec Un peu d’eau Beaucoup de glace Température décroissante T>1000 K T <100K Planètes telluriques : Mercure Vénus Terre Mars Planètes joviennes : Jupiter Saturne Uranus Neptune Ceinture de Kuiper Réserve des noyaux de comètes

34. Pression Liquide Solide (glace) 1 atm Gazeux (vapeur) 0,01 atm 0°C 273 K 100°C 373 K Température

35. Pression Liquide Solide (glace) 1 atm Gazeux (vapeur) 0,01 atm x 0°C 273 K 100°C 373 K Température Mars

36. x Pression Liquide Solide (glace) Vénus 1 atm Gazeux (vapeur) 0,01 atm x 0°C 273 K 100°C 373 K Température Mars

37. 0,02% de la masse de la Terre Toute cette eau est elle d’origine ?

38. Température (°C) La Terre retient bien son eau D’http://lasp.colorado.edu/~bagenal

39. Mais ça ne durera pas toujours Croissance de la « Constante solaire » Le Soleil chauffe de plus en plus ! "Constante solaire" 170° 100° 50° 0° -70° L’effet de serre s’emballe Température moyenne dépasse 50 °C Masse de l‘eau des océans L'eau des océans s'évapore Age Soleil (milliard d'années) 2012 1,5 Milliard d'années

40. Les planètes (lunes) banquises Europa

41. Ganymède

42. Encelade (Saturne) Geysers d’Encelade

43. Le « Modèle de Nice » ou  « Grand Bombardement tardif » (LHB)

44. Restructuration du Système solaire Neptune passe au-delà d’Uranus Le nuage des planétésimaux « glaçons » est dispersé Les planètes sont moins serrées

45. ? Seule au monde ?

47. Près de l’étoile entre les deux Loin de l’étoile + icy_planetesimals_(converted).mpg planetesimal_collisions_(converted).mpg Mercure Vénus Terre Mars Astéroïdes Plutino Ceinture de Kuiper Nuage d’Oort Jupiter Saturne Neptune Uranus Glace des grains + matériaux organiques: conservés à partir de Jupiter

49. http://co2thetruth.e-monsite.com/pages/francais/le-giec-ne-tient-pas-compte-du-http://co2thetruth.e-monsite.com/pages/francais/le-giec-ne-tient-pas-compte-du- role-du-soleil-de-la-vapeur-d-eau-et-des-nuages-dans-ses-calculs-de-prevision-du-climat- de-la-terre-dans-un-siecle.html

50. http://planet-terre.ens-lyon.fr