Jupiter aide-t-il à protéger la Terre contre les impacts des comètes / astéroïdes?

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Jupiter aide-t-il à protéger la Terre contre les impacts des comètes ou des astéroïdes?

Certains astronomes pensent qu'une des raisons pour lesquelles la Terre est habitable est que la gravité de Jupiter nous aide à nous protéger de certaines comètes. Les comètes à longue période, en particulier, pénètrent dans le système solaire par ses parties extérieures. On pense que la gravité de Jupiter éloigne la plupart de ces boules de glace qui se déplacent rapidement du système solaire avant qu'elles ne puissent s'approcher de la Terre. On pense donc que les comètes à longue période ne frappent la Terre que sur de très longues périodes de millions ou de dizaines de millions d'années. Sans Jupiter à proximité, les comètes à longue période entreraient en collision avec notre planète beaucoup plus fréquemment.

De: http://earthsky.org/space/is-it-true-that-jupiter-protects-earth

Intuitivement parlant, il me semble que si tout corps massif du système solaire dévierait les trajectoires de certaines comètes / astéroïdes qui constitueraient autrement une menace pour la Terre, il doit également être vrai que quelques-uns qui n'étaient pas en collision serait alors dirigé vers nous après avoir dévié leurs trajectoires. Pourquoi n'est-ce pas le cas?

gilbertohasnofb
la source
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Je suppose que puisque beaucoup plus de comètes frappent Jupiter que la Terre. Au moins deux impacts de comètes sur Jupiter ont été observés en 15 ans. Sur des millions d'années, une fraction de ces comètes aurait pu autrement toucher la Terre. Et puisque Jupiter est de l'autre côté de la ceinture d'astéroïdes principale, je suppose que sa force de gravité les enlève plus souvent vers l'extérieur que vers l'intérieur. Entre 1840 et 1959, Jupiter a abaissé le périhélie de la comète 67P de Rosetta de 4 à 1,3 UA, donc dans une certaine mesure dans les deux sens.
LocalFluff du
Pourquoi ne parlez-vous pas du soleil? Il est un peu plus grand que la terre.
ott--
Tout simplement parce que je n'ai jamais entendu un tel argument à propos du Soleil.
gilbertohasnofb
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Nous pourrions retirer la Lune du titre de la question, n'est-ce pas?
J. Chomel
L'esquisse de l'idée pour moi a toujours été: les trajectoires orbitales qui peuvent conduire à une collision avec la Terre sont beaucoup plus spéciales que les trajectoires orbitales qui ne le font pas. Donc, la probabilitéP(deflects into collision) est nettement inférieur à la probabilité P(deflects to non-collision | was on collision before). Cela signifie que les déflexions empêchent (proportionnellement) plus de collisions qu'elles ne provoquent ou ne préservent. Avec les problèmes formels de définition de la mesure de probabilité ici balayés sous le tapis.
zibadawa timmy

Réponses:

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Réponse Wordy, principalement légère sur les mathématiques:

Le mot clé ici (et l'article utilise ce mot) est "comètes à longue période".

Il y a d'abord les impacts de Jupiter, mais c'est un pourcentage relativement faible, car même un Jupiter de grande taille est assez petit par rapport à son orbite. Même si vous l'étendez jusqu'à sa limite de Roche où une comète pourrait se séparer, c'est toujours une très petite cible dans le grand schéma des choses.

Mais toute comète qui passe près de Jupiter (mais ne la frappe pas, ne se fait pas capturer par elle ou ne se brise pas dans sa limite de Roche) voit son orbite changée quelque peu par l'assistance gravitationnelle. La masse élevée et la vitesse orbitale relativement élevée de Jupiter en font le roi assistant de gravité du système solaire.

Plus le col est proche de Jupiter, plus le changement est important. La gravité aide, change à la fois la direction et la vitesse. Ils ne peuvent pas en changer un seul. Il est prudent de supposer que la moitié de ces aides de gravité ajoutent de la vitesse à la comète et la moitié réduisent la vitesse. Très vaguement, la direction de la comète affecte son périhélie et sa vitesse et tout changement de sa vitesse affecte son axe semi-majeur (expliqué un peu plus bas).

La vitesse orbitale de la comète dépend évidemment de la proximité de la comète avec le soleil. (Loi de Kepler sur des zones égales sur des temps égaux), mais tout objet en orbite a également une vitesse moyenne, qui est étroitement liée au demi-grand axe et à la période orbitale, et c'est cette vitesse moyenne et la vitesse à Aphelion (c'est la vitesse la plus lente) qui compte pour cette discussion.

La période orbitale de tout objet en orbite autour du soleil est directement proportionnelle à la puissance 3/2 du semi-grand axe. La vitesse moyenne est très étroitement corrélée à la racine carrée de la distance entre le demi-grand axe et le Soleil.

Lorsque vous obtenez des comètes avec des périodes orbitales de centaines ou de milliers d'années, leur vitesse orbitale moyenne est relativement lente pour un objet céleste. La vitesse orbitale moyenne de Pluton est d'environ 4,67 km / s et sa vitesse minimale à Aphelion est de 3,71 km / s. Source .

Pour des périodes orbitales plus longues, la vitesse orbitale diminue, à peu près de la racine carrée de la distance relative, donc une comète avec une période orbitale de 1000 ans (environ 4 fois celle de Pluton), aurait une vitesse orbitale environ 1/2 autant et une vitesse à Aphelion de peut-être 1,8 km / s ou un peu moins.

La vitesse d'évasion pour la comète ne nécessite qu'une augmentation de 41,4% de la vitesse orbitale d'Aphelion.Ainsi, avec notre comète à longue période de vitesse orbitale de 1,8 km / s à Aphelion, si Jupiter donne à cette comète une poussée d'environ 0,75 km / s, ce serait être suffisant pour pousser cette comète hors de l'orbite, où elle échappe au système solaire.

Ainsi, bien qu'il puisse sembler logique que Jupiter puisse envoyer une comète aussi bien vers la terre que loin de la Terre, la poussée relativement petite dont une comète de longue période a besoin pour s'échapper du système solaire, en fait un scénario beaucoup plus probable qu'un 100 pieds presque parfait mettre dans l'orbite de la Terre. Les chances qu'une comète de longue période soit jetée hors du système solaire par Jupiter sont relativement élevées, en particulier avec plusieurs passes, où, toucher la Terre, c'est comme frapper un put de 100 pieds les yeux bandés. La Terre est une petite cible. Hors du système solaire est une grande cible.

Pour les comètes de période plus courte où la vitesse supplémentaire nécessaire pour s'échapper du système solaire est plus grande, cela devient proportionnellement moins vrai, mais pour les comètes de longue période qui n'ont besoin que d'une petite poussée pour être jetées hors du système solaire, statistiquement, Jupiter jette beaucoup plus de ceux qu'il envoie vers la terre.

L'astuce consiste à être très précis sur ce dont nous parlons. Si Jupiter devait, par exemple, migrer à travers la ceinture d'astéroïdes, ou migrer vers l'extérieur à travers la ceinture de Kuiper, alors sa taille enverrait beaucoup de choses vers le système solaire interne. Ce n'est pas en soi, va toujours protéger la Terre et réduire les impacts de la Terre. Cela dépend de l'endroit où elle se trouve et des orbites des comètes, mais spécifiquement pour les comètes à longue période, Jupiter est beaucoup plus susceptible de les envoyer hors du système solaire que vers la Terre. Pas tous, juste statistiquement plus probable.

Il convient de noter qu'il y a beaucoup de choses que nous ne savons pas sur le nuage d'Oort et le nombre de comètes / objets glacés qu'il contient. Nous ne savons pas quel pourcentage de comètes à longue période sont des jupiter-crossers par rapport à des objets avec des périhélies plus éloignés. Lorsqu'une étoile ou une grande planète voyou passe à travers le nuage d'Oort terrestre, elle peut envoyer certains des objets glacés vers la Terre. (Planète 9 - si elle existe, probablement pas autant, car cette planète théorique a probablement déjà presque entièrement vidé son orbite), ce n'est donc pas un acteur clé dans l'envoi de trucs aux systèmes solaires internes, mais un objet de passage massif qui passe à travers le nuage d'Oort peut le faire, au moins, cela a été théorisé, bien que de tels événements soient assez rares car l'espace est principalement vide. Lorsque ces événements rares se produisent, alors il y a '

On pense que l'étoile de Scholz est passée à moins de 0,8 année-lumière de notre soleil il y a environ 70 000 ans et une telle passe pourrait être assez proche pour envoyer beaucoup d'objets du nuage d'Oort vers le système solaire interne (bien que 0,8 année-lumière, c'est encore un peu loin). , car le nuage d'Oort est probablement assez vide aussi loin. Pour un très bon nombre de nouvelles comètes du système solaire interne à longue période, vous voudrez probablement un passage de 0,1 année-lumière, ou plus proche ... mais des objets massifs passant aussi près sont extrêmement rares, et ... je m'égare).

Mais l'étoile de Scholz aurait pu transformer un certain nombre d'objets du nuage d'Oort en comètes à longue période qui traversent le système solaire interne. (Nous ne le saurons pas longtemps, car il faudra peut-être un million d'années pour que ces nouvelles comètes nous parviennent), mais en supposant que Scholz ait fait cela, tout objet de nuage de Oort entrant dans le système solaire interne à partir de cet événement serait les objets de période extrêmement longue et Jupiter seraient plutôt bons (au fil du temps, cela ne se produirait pas rapidement), mais sur plusieurs orbites de longue période qui prennent probablement des millions d'années, Jupiter serait assez bon pour éliminer la plupart de ceux du soleil intérieur -système, mais juste par hasard, il en enverrait probablement aussi quelques-uns en direction de la Terre. S'il n'y avait pas de Jupiter, il faudrait beaucoup plus de temps pour que ces comètes à longue période soient éliminées, donc dans ce sens, cela protège vraiment la Terre des comètes de longue période. Il y en aurait beaucoup plus sans Jupiter (et dans une moindre mesure, Saturne) et plus de comètes signifieraient plus d'impacts sur la Terre.

userLTK
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Réponse fantastique, merci d'avoir pris le temps de l'écrire, je pense que vous faites un très bon point! Mais qu'en est-il de l'idée que la Lune nous protège des astéroïdes (qui fait également partie de la question d'origine), en sauriez-vous quelque chose?
gilbertohasnofb
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Bonne réponse. Deux commentaires: (1) Les comètes à long terme ne sont pas très concentrées vers l'écliptique, donc Jupiter n'a même jamais la possibilité d'influencer bon nombre d'entre elles. (2) Les dernières données de mouvement propres à Gaia suggèrent que les rencontres avec les étoiles du nuage d'Oort sont plus courantes que nous ne le pensions. Si cela tient le coup, cela suggère que les bombardements qui en découlent sont moins importants que nous ne le pensions.
Mark Olson
@MarkOlson jolis points. Je suppose que le commentaire de la chaîne scientifique "Jupiter a éliminé les astéroïdes" peut nécessiter une mise à jour. Cela dit, toutes les comètes qui se trouvent à moins de 1 UA et se rapprochent de l'écliptique traversent automatiquement l'orbite de la Terre. Ceux qui ont une forte inclinaison ne le font souvent pas. Jupiter a peut-être éliminé de nombreuses comètes à longue période écliptique, qui sont les plus susceptibles d'entrer en collision avec la Terre.
userLTK
@ PM2Ring Bonne prise. Erreur novice de ma part. Merci de l'avoir signalé.
userLTK