Quelle est la densité des planètes?

Les huit planètes de notre système solaire varient considérablement, non seulement en termes de taille, mais aussi en termes de masse et de densité (cest-à-dire sa masse par unité de volume). Par exemple, les 4 planètes intérieures – celles qui sont les plus proches du Soleil – sont toutes des planètes terrestres, ce qui signifie quelles sont principalement composées de roches silicatées ou de métaux et ont une surface solide. Sur ces planètes, la densité varie au fur et à mesure que lon saventure de la surface vers le noyau, mais pas considérablement.

En revanche, les 4 planètes extérieures sont désignées comme des géantes gazeuses (et / ou des géantes de glace) qui sont composées principalement dhydrogène, dhélium et deau existant dans divers états physiques. Bien que ces planètes soient plus grandes en taille et en masse, leur densité globale est beaucoup plus faible. De plus, leur densité varie considérablement entre les couches externe et interne, allant dun état liquide à des matériaux si denses quils deviennent solides comme le roc.

La densité joue également un rôle vital dans la détermination de la gravité de surface dune planète et est intrinsèque à la compréhension de la formation dune planète. Après la formation du Soleil au centre de notre système solaire, les planètes ont été formées à partir dun disque protoplanétaire. Alors que les planètes terrestres résultaient de grains de poussière dans le système solaire interne, les planètes du système solaire externe ont accumulé suffisamment de matière pour que leur gravité retienne le gaz résiduel de la nébuleuse.

Plus ils retenaient de gaz, plus ils grossissaient. Et plus ils devenaient gros, plus ils accumuleraient de matière, jusquà ce quils atteignent un point critique. Alors que les géantes gazeuses de Jupiter et de Saturne ont augmenté de façon exponentielle, les géantes de glace (Uranus et Neptune), avec seulement quelques masses terrestres de gaz nébulaire, nont jamais atteint ce point critique. Dans tous les cas, la densité est mesurée comme le nombre de grammes par cm cube (ou g / cm³).

Densité de Mercure:

Ad une planète terrestre, Mercure est composé de métaux et matériau silicate. La densité moyenne de Mercure est la deuxième plus élevée du système solaire, qui est estimée à 5,427 g / cm3 – à peine moins que la densité terrestre de 5,515 g / cm3.Cependant, si les effets de la compression gravitationnelle – dans lesquels les effets de la gravité réduire la taille dun objet et augmenter sa densité – alors Mercure est en fait plus dense que la Terre, avec une densité non compressée de 5,3 g / cm³ par rapport aux 4,4 g / cm³ de la Terre.

Ces estimations peuvent également être utilisé pour déduire les détails de sa structure interne. Comparé à la Terre, Mercure est beaucoup plus petit, cest pourquoi ses régions intérieures sont moins soumises à la compression. Par conséquent, on pense que sa densité élevée est le résultat dun noyau important et riche en fer. Au total, on pense que les métaux comme le fer et le nickel représentent 70% de la masse de la planète (plus élevée que toute autre planète), tandis que la roche silicatée ne représente que 30%.

Plusieurs théories à ce sujet ont été suggérées, mais la principale prétend que Mercure avait une croûte de silicate plus épaisse plus tôt dans son histoire. Cette croûte a ensuite été largement emportée par le vent lorsquun gros planétésimal est entré en collision avec la planète. Combiné avec sa taille et sa masse, Mercure a une gravité de surface de 3,7 m / s2, ce qui équivaut à 0,38 de la gravité de la Terre (alias 1 g).

Densité de Vénus:

Deuxième planète de notre Soleil, ainsi que la deuxième planète terrestre la plus proche, Vénus a une densité moyenne de 5,243 g / cm3. Encore une fois, cest très proche de la densité de la Terre. Et bien que beaucoup de choses restent inconnues sur la géologie et la sismologie de Vénus, les astronomes ont une idée de la composition et de la structure de Vénus sur la base destimations comparatives de sa taille, de sa masse et de sa densité.

En bref, on pense que Vénus «La composition et la structure interne sont très similaires à celles de la Terre, consistant en un noyau, un manteau et une croûte. Tout comme la Terre, lintérieur doit être composé de minéraux riches en fer, tandis que les minéraux silicatés composent le manteau et la croûte. La taille légèrement plus petite de Vénus signifie également que les pressions sont 24% plus faibles dans son intérieur profond que celles de la Terre.

Parce que Vénus et la Terre se refroidissent à peu près au même rythme, on pense que le noyau de Vénus doit être au moins partiellement liquide. Cependant, labsence de magnétosphère autour de Vénus a conduit les scientifiques à remettre cela en question, certains affirmant que le noyau doit être uniforme en température, tandis que dautres insistent sur le fait quil est entièrement refroidi et solide. Certains sont allés jusquà suggérer quil na pas de noyau.

Densité de la Terre:

La Terre a la densité la plus élevée de toutes les planètes du système solaire, à 5,514 g / cm3. Ceci est considéré comme la norme par laquelle les densités des autres planètes sont mesurées. En outre, la combinaison de la taille, de la masse et de la densité de la Terre se traduit également par une gravité de surface de 9,8 m / s². Ceci est également utilisé comme standard (un g) lors de la mesure de la gravité de surface dautres planètes.

Comme les autres planètes terrestres, lintérieur de la Terre est divisé en couches qui se distinguent par leur nature chimique ou physique (rhéologique ) Propriétés. Ces couches sont constituées dun noyau composé de fer et de nickel, dun manteau supérieur et inférieur composé de matériaux silicatés visqueux et dune croûte composée de matériaux silicatés solides.

Cependant, contrairement aux autres planètes terrestres, la région centrale de la Terre est divisée en un noyau interne solide et un noyau externe liquide. Le noyau interne mesure environ 1220 km et est composé de fer et de nickel, tandis que le noyau externe sétend au-delà dans un rayon denviron 3 400 km. Le noyau externe tourne également dans le sens opposé de la rotation de la Terre, qui serait la source de la magnétosphère terrestre. Comme toutes les planètes, cette densité augmente au fur et à mesure que lon sapproche du noyau, atteignant environ 12 600 à 13 000 kg / m3 dans le noyau interne.

Densité de Mars:

En tant que terrestre planète, Mars est également divisée en couches différenciées en fonction de leurs propriétés chimiques et physiques – un noyau métallique dense, un manteau de silicate et une croûte. La densité globale de la planète est inférieure à celle de la Terre, estimée à 3,933 g / cm³, et cette densité augmente à mesure qu’on se rapproche du noyau. Comme la Terre, cela est dû au fait que le noyau est composé de fer et de nickel, tandis que le manteau est composé de matériaux silicatés.

Les modèles actuels de son intérieur impliquent une région centrale denviron 1 794 ± 65 kilomètres (1 115 ± 40 mi) de rayon, composé principalement de fer et de nickel avec environ 16 à 17% de soufre. Par rapport à la croûte terrestre – d’une épaisseur moyenne de 40 km (25 mi) – l’épaisseur moyenne de la croûte de Mars est d’environ 50 km (31 mi), avec une épaisseur maximale de 125 km (78 mi). Entre sa taille, sa masse et sa densité, Mars a une gravité de surface denviron 3,711 m / s² – ce qui équivaut à 0,38 g.

Densité de Jupiter:

En tant que géante gazeuse (cest-à-dire composée en grande partie de matière gazeuse et liquide), Jupiter a une densité moyenne plus faible que nimporte laquelle des planètes terrestres. Cependant, à 1,326 g / cm3, cest aussi la deuxième plus dense des géantes gazeuses. Malgré leur taille et leur masse incroyables, la densité inférieure est due au fait quils sont en grande partie composés de gaz rares, qui sont maintenus dans des états allant du gazeux au solide.

De plus, cette densité varie considérablement entre ses couches gazeuses externes et son noyau, qui est censé être composé de roche et entouré dune couche dhydrogène métallique. Dans la couche la plus externe, composée dhydrogène élémentaire et dhélium, la densité des matériaux est inférieure à celle de leau – 0,0002 g / cm³ par rapport à 1 g / cm³ deau.

En dessous, là où lhydrogène de la planète est à létat liquide, la densité sélève à environ 0,5 g / cm³ et augmente à 1 g / cm³ à la frontière avec la couche composée dhydrogène métallique. La couche dhydrogène métallique, quant à elle, a une densité estimée à 4 g / cm³ – soit à peu près la même que celle de Mars. Et dans le noyau, dont la composition fait encore lobjet de spéculations, la densité monte à 25 g / cm³.

Pensé que sa densité moyenne est inférieure à celle des planètes terrestres, la taille globale de Jupiter, sa masse et la quantité de le matériau quil emballe dans son cadre crée une gravité puissante. Mesurée à partir de sa « surface » (qui dans ce cas signifie ses sommets), la gravité de Jupiter est supérieure à deux fois et un hlaf de celle de la Terre – 24,79 m / s2, soit 2,528 g.

Densité de Saturne:

À 0,687 g / cm3, Saturne est la moins dense des géantes gazeuses. En fait, sa densité moyenne est en fait inférieure à celle de leau, ce qui signifie que sil était possible de placer la planète dans une baignoire deau, il flotterait. Mais comme avec Jupiter et les autres géants, cette densité varie considérablement de lextérieur de la plante (qui est composé dhydrogène élémentaire et dhélium) à son noyau (qui est à nouveau considéré comme rocheux et entouré de hydrogène).

En raison de sa plus grande taille mais de sa densité inférieure à celle des planètes terrestres, la gravité de surface de Saturne (encore une fois, mesurée à partir de ses sommets) est juste légèrement supérieure à celle des -10,44 m / s² ou 1,065 g de la Terre.

Densité dUranus:

Avec une densité moyenne de 1,27 g / cm3, Uranus est la deuxième moins dense des géantes gazeuses, après Saturne. Sa densité légèrement plus élevée est due à sa composition, qui se compose principalement de diverses glaces volatiles – telles que leau, lammoniac et le méthane – en plus de gaz comme lhydrogène et lhélium. Pour cette raison, Uranus (et Neptune) sont souvent appelés «géants de glace» pour les différencier de Jupiter et de Saturne.

Le modèle standard de la structure dUranus est quelle se compose de trois couches. Comme lautre géants, cela comprend un noyau rocheux et une couche externe dhydrogène et dhélium. Mais dans le cas dUranus, ces couches sont reliées par un manteau glacé au milieu plutôt que composé dhydrogène liquide. La présence de méthane dans son atmosphère est aussi ce qui donne à Uranus sa teinte particulière.

La taille, la masse et la densité globales dUranus signifient également que sa gravité de surface est inférieure à celle de la Terre. Au total, cela équivaut à 8,69 m / s², ce qui équivaut à 0,886 g.

Densité de Neptune:

La densité moyenne de Neptune est de 1,638 g / cm³, ce qui en fait le plus dense de tous les géants. Comme Uranus, il est composé de haut plus fortes concentrations de volatils par rapport à Jupiter et Saturne. Tout comme Uranus, son intérieur est différencié entre un noyau dense constitué de silicates et de métaux, un manteau composé de glaces deau, dammoniaque et de méthane et une atmosphère composée dhydrogène, dhélium et de méthane.

Le des concentrations plus élevées de méthane dans latmosphère de Neptune expliquent pourquoi sa teinte est plus foncée quUranus. Et entre sa taille, sa masse et sa densité, Neptune a une gravité de surface de 11,15 m / s2 – ce qui équivaut à 1,14 g.

Comme vous pouvez le voir, les densités des planètes solaires varient considérablement. Alors que ceux qui sont plus proches du Soleil sont terrestres et assez denses, ceux qui habitent le système solaire externe sont en grande partie gazeux et liquides, et sont donc moins denses en moyenne.

Nous ont écrit de nombreux articles intéressants sur la densité des planètes ici à Universe Today. Voici la Densité de Vénus, la Densité de la Terre, la Densité de la Lune, la Densité de Mars, la Densité de Saturne, la Densité dUranus et la Densité de Neptune.

Si vous regardez pour plus dinformations, consultez la page dexploration du système solaire de la NASA, et voici un lien vers le simulateur du système solaire de la NASA.

Astronomy Cast a des épisodes sur toutes les planètes, y compris lépisode 49: Mercure,