Atmosphère (astronomie)
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Au sens large, le mot atmosphère désigne l'enveloppe externe d'une planète ou d'une étoile et qui est constituée principalement de gaz neutres et d'ions (ou plasma). À première vue, cela semble simple. Les gaz, toutefois, ne se comportent pas comme un liquide ou un morceau de roche dont on peut déterminer la surface de séparation avec le milieu ambiant: il est, en effet, impossible d'indiquer l'endroit précis où finit l'atmosphère et où commence l'espace interplanétaire. Dès qu'ils ne sont plus retenus par la gravité, les gaz "s'échappent" vers l'espace, fuyant en permanence le corps céleste. La Terre, Vénus, Mars, Pluton et trois satellites de géantes gazeuses (Titan, Encelade et Triton) ont aussi une atmosphère qui enveloppe leur surface. De plus, les géantes gazeuses (Jupiter, Saturne, Uranus, et Neptune) sont principalement composées de gaz. D'autres corps célestes du système solaire tels que la Lune (sodium), Mercure (sodium), Europe (oxygène) et Io (soufre) possèdent une très fine atmosphère. La planète naine Pluton est aussi dotée d'une enveloppe gazeuse lorsqu'elle est au plus près du Soleil, mais ces gaz sont solidifiés sur la plus grande partie de son orbite.
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[modifier] Composition
La composition initiale de l'atmosphère d'une planète dépend des caractéristiques chimiques et de la température de la nébuleuse mère durant la formation du système solaire. Par la suite, la composition exacte de l'atmosphère d'une planète dépend de la chimie des gaz qui la composent et des apports de gaz par le volcanisme. Les interactions entre ces différents gaz dépendent quant à elles de la température et des types de radiations solaires atteignant la planète. Ainsi Mars et Vénus avaient probablement de l'eau, liquide ou sous forme de vapeur, mais la photodissociation causée par les ultraviolets l'a transformé en hydrogène et oxygène. Finalement, les gaz plus légers s'échappent, selon la masse et la température de la planète, ce qui donne une composition finale différente de l'une à l'autre planète :
- l'intense gravité de Jupiter lui a permis de retenir des éléments légers comme l'hydrogène et l'hélium en quantité importante, deux éléments pratiquement absents de la Terre ou de Mars ;
- la distance au Soleil détermine la température des gaz atmosphériques. Plus la température est élevée plus les gaz ont une énergie cinétique importante qui leur permet d'atteindre la vitesse de libération. Ainsi des corps célestes comme Titan, Triton et Pluton ont pu retenir une atmosphère parce qu'ils sont des mondes très froids, même s'ils ont une faible gravité. Les températures basses permettent également de congeler les gaz dans la croûte ou les calottes polaires pour être relâchés lentement par sublimation plus tard.
L'atmosphère d'une planète est donc influencée par sa masse, sa distance au Soleil et les interactions de ses composants chimiques sur une période de plus de 4 milliards d'années. Mais ce n'est pas tout, le vent solaire, formé de particules ionisées très énergétiques, arrache les éléments les plus légers par collision, effet diminué par l'existence d'un champ magnétique planétaire susceptible de le dévier. Il en est ainsi pour la Terre contrairement à d'autres planètes comme Vénus qui n'en possèdent pas.
Enfin, la vie est un facteur important dans la composition de l'atmosphère. En introduisant des réactions chimiques qui n'existaient pas entre les gaz originels, la biosphère modifie la composition indépendamment des caractéristiques propres du corps céleste. Par exemple sur Terre, citons la production d'O2 par les végétaux chlorophylliens, le recyclage de cet oxygène en CO2 par les organismes vivants.
[modifier] Importance
Pour un géologue, l'atmosphère est un agent évolutif essentiel à la morphologie d'une planète. Le vent transporte des poussières qui érodent le relief et laissent des dépôts. Le gel et les précipitations, qui dépendent de la composition, façonnent également le relief. Pour le météorologue, la composition de l'atmosphère détermine le climat et ses variations. Pour le biologiste, la composition est intimement liée à l'apparition de la vie et à son évolution. La recherche de planètes hors de notre système solaire mènera à se demander si elles ont une atmosphère et quelle est sa composition.
[modifier] Histoire
Après la formation de la Terre, suite au dégazage des roches, le CO2 était beaucoup plus abondant qu'aujourd'hui permettant ainsi un effet de serre bien plus important. Cet effet a permis de maintenir une température moyenne proche de celle d'aujourd'hui (~ 15 °C). Au fur et à mesure, l'intensité du soleil a augmenté et le niveau de CO2 a diminué à cause du cycle du carbone qui a transformé la plupart du gaz sous forme de roches carbonatées. A l'heure actuelle on trouve uniquement des traces de CO2 dans l'air. Par ailleurs, le développement intense de la vie sur Terre (il y a environs 2 milliards d'années) a favorisé l'augmentation du dioxygène dans l'atmosphère grâce à la photosynthèse des plantes. Le cycle du carbone et le développement de la vie explique que notre atmosphère actuelle est composée principalement de diazote N2 et de dioxygène O2.
