Pourquoi l’espace est froid si le soleil est chaud ?

Vénus a des températures exceptionnellement élevées, assez chaudes pour faire fondre le plomb. C’est la planète la plus chaude de notre système solaire, avec une atmosphère à haute pression et des vents super puissants. Les vents y sont 50 fois plus rapides que la rotation de la planète. Ils se renforcent avec le temps, et les scientifiques ne savent pas pourquoi. Mais ils ont trouvé quelque chose d’intéressant dans les nuages de la planète : un signe potentiel de matière biologique en décomposition. Pourrait-il y avoir de la vie alors ? Pas tout à fait, car Vénus a une atmosphère sèche et venteuse et n’a pas assez d’eau pour que la vie s’y épanouisse.

Les anneaux autour des planètes sont plus courants qu’on ne le pensait. Les anneaux de Saturne sont les plus célèbres et les plus spectaculaires. Ils sont partiellement constitués de glace d’eau réfléchissante et étincelante, et on ne peut rien voir de tel dans le reste de notre système solaire. Jupiter, Uranus et Neptune ont aussi des systèmes d’anneaux, et ceux-ci sont très probablement composés de poussières et de particules rocheuses. Les astronomes ont découvert que des anneaux entouraient aussi un astéroïde. Et en parlant d’anneaux, pourquoi penses-tu que la Terre n’en a pas ? Les quatre géantes gazeuses ont des anneaux, alors que les quatre planètes telluriques n’en ont pas. Deux théories expliquent comment les anneaux se forment : ils pourraient être des restes de l’époque où les planètes se formaient ; ou bien ils pourraient être les débris d’un impact qui a détruit une lune inconnue — ou encore, c’est la gravité qui s’est chargée d’arracher cette lune à sa planète mère.

On ne sait pas vraiment pourquoi seules les planètes gazeuses ont des anneaux. Ces dernières se sont formées dans la zone extérieure de notre système solaire, alors que les planètes telluriques — uniquement dans ses cercles intérieurs ; cela pourrait être un bon indice. Peut-être que ces planètes telluriques intérieures étaient simplement mieux protégées des impacts forts qui auraient pu former des anneaux. De plus, il y a plus de lunes dans le système solaire externe, et il y a aussi plus d’anneaux. Un autre facteur pourrait être le volume plus important des planètes gazeuses, qui permettrait à un système d’anneaux d’y rester stable.

Certaines théories affirment même que la Terre avait autrefois un système d’anneaux. Il y a très, très longtemps, notre planète est entrée en collision avec un objet de la taille de Mars, ce qui a très probablement donné naissance à un anneau dense de particules et de débris. Mais notre histoire était un peu différente de celle des planètes extérieures — et ces anneaux se sont probablement combinés pour former la Lune.

Connaît-on la forme de l’Univers ? Einstein a mis au point la théorie de la relativité générale. Elle stipulait que l’Univers pouvait avoir l’une de ces trois formes : fermé comme une sphère, ouvert comme une selle, ou plat comme une feuille de papier. Sa forme détermine s’il est infini ou non et s’il va s’étendre pour toujours, ou peut-être s’effondrer à un moment donné. La forme de l’Univers dépend de sa densité et de son taux d’expansion. L’une des meilleures façons de déterminer sa forme est d’utiliser ce que l’on appelle le fond diffus cosmologique. C’est la rémanence, autrement dit ce qu’il reste du Big Bang. Les ondes sonores qui se déplaçaient dans l’Univers à ses débuts ont produit des variations spatiales assez faibles dans la température de sa faible lumière. Les résultats des études ont montré que l’Univers se dilatait probablement dans toutes les directions, ce qui signifie qu’il est plat.

Comment se fait-il que notre Soleil soit chaud alors que la Lune est froide ? Le Soleil dégage de la chaleur car son noyau est extrêmement chaud. À l’intérieur, la pression est très élevée et l’hydrogène se transforme en hélium. C’est ainsi que le Soleil crée de la lumière et de la chaleur. La lumière et la chaleur solaires sont suffisantes pour éclairer nos journées sur Terre et pour entretenir la vie, même si le Soleil est à environ 150 millions de km de nous. La Lune n’est pas chaude, car elle n’a pas d’atmosphère et ne peut donc pas absorber la lumière du soleil comme le fait notre planète. Sa surface devient très chaude pendant la journée, environ 100 °C ; mais comme il n’y a pas d’atmosphère, la température baisse drastiquement pendant la nuit, jusqu’à −173 °C.

Le Soleil est chaud, cela ne fait aucun doute, mais l’espace qui l’entoure est très froid. La chaleur est l’énergie que les objets stockent en eux. La température est la façon dont nous mesurons si quelque chose est chaud ou froid. Lorsque de la chaleur est transférée à certains objets, leur température augmente. Si on l’enlève, la température baisse. La chaleur peut être transférée de trois façons différentes : par convection, par conduction et par rayonnement. La convection fonctionne dans les gaz et les liquides, tandis que la conduction concerne les solides. La température n’affecte que la matière, or l’espace n’a pas assez de particules, c’est presque un vide complet, ce qui signifie que le transfert de chaleur n’y est pas efficace. La seule façon de le faire est par rayonnement.

Lorsque la chaleur provenant du Soleil tombe sur un objet sous forme de rayonnement, les atomes qui composent cet objet absorbent de l’énergie. Cette énergie déplace les atomes et leur fait produire de la chaleur tout au long de ce processus. Dans l’espace, la température des objets reste la même pendant longtemps. Les objets froids restent froids, et les objets chauds restent chauds. Si tu places un objet en dehors de l’atmosphère terrestre et que tu l’exposes à la lumière directe du soleil, le soleil le chauffera à environ 120 °C. Les objets dans l’espace qui entourent notre planète et ne reçoivent pas directement la lumière du soleil ont une température de 10 °C. La température est telle parce que des molécules s’échappent de notre atmosphère et son réchauffées par le Soleil.

On a longtemps pensé que l’eau était très rare dans l’espace. Aujourd’hui, on sait qu’il y a de la glace d’eau dans tout notre système solaire. Pour commencer, tu peux généralement trouver de l’eau sur les astéroïdes et les comètes. Il y en a aussi dans les cratères de Mercure et de la Lune qui sont dans l’ombre en permanence. Sur Mars, tu pourrais trouver de la glace à ses pôles, sous la poussière de surface et dans le givre. Ce n’est peut-être pas suffisant pour faire vivre des colonies humaines, mais c’est quand même un début.

Certains autres corps de notre système solaire contiennent aussi de la glace, comme la planète naine Cérès et l’une des lunes de Saturne. Europe, l’une des lunes de Jupiter, est l’une des candidates les plus sérieuses dont nous suspectons qu’elle pourrait potentiellement abriter de la vie. Elle possède probablement un océan entier sous sa surface gelée et craquelée. Elle pourrait contenir deux fois plus d’eau que tous les océans de notre planète réunis.

Titan, la plus grande des lunes de Saturne, a aussi un cycle liquide, mais ce n’est pas de l’eau. Son cycle déplace des matériaux entre la surface et l’atmosphère. À première vue, cela ressemble au cycle de l’eau que nous avons sur Terre. Mais les immenses lacs de Titan sont remplis d’éthane et de méthane. Il y a toutefois des chances qu’ils se trouvent au-dessus d’une couche d’eau.

Neptune est environ 30 fois plus éloignée du Soleil que nous. Bien sûr, elle reçoit beaucoup moins de lumière et de chaleur que la Terre. Mais elle émet aussi beaucoup plus de chaleur qu’elle n’en reçoit. Il se passe plus de choses dans son atmosphère, surtout si tu la compares à sa voisine Uranus. Uranus est plus proche du Soleil, mais elle émet pourtant la même quantité de chaleur que Neptune. Les vents sur Neptune sont d’une puissance folle — ils soufflent à 2 400 km/h. Personne ne sait encore pourquoi. Cela pourrait être une contraction gravitationnelle, de l’énergie provenant de son noyau, ou encore du Soleil...

Peux-tu imaginer de la glace chaude ? Il en existe à seulement 33 années-lumière de nous, sur une exoplanète. Cette planète est composée de différents éléments aqueux, qui forment de la glace brûlante. La glace qui s’y trouve est solide à cause de la pression. Mais les températures de surface sont extrêmes et vont jusqu’à 300°C. C’est ainsi que l’eau reste très chaude et se dégage sous forme de vapeur. Imagine mettre de la glace dans ton café pour le réchauffer ! Quand tu regardes les étoiles, c’est presque comme si tu regardais dans le passé. Les étoiles sont très éloignées et leur lumière met beaucoup de temps à atteindre notre planète. Il est donc possible que certaines d’entre elles soient déjà à court de carburant et ne soient plus “vivantes”. Les Piliers de la Création en sont un bon exemple. Ils font partie d’une région située à 7 000 années-lumière de nous, appelée la Nébuleuse de l’Aigle.

Ce sont des nuages de gaz et de poussière en forme de piliers. Les scientifiques les ont découverts pour la première fois en 1995, mais en réalité, une explosion de supernova a détruit ces piliers il y a au moins 6 000 ans. L’image de 1995 montre donc ces piliers d’il y a 7 000 ans.

Mars possède le plus grand volcan du système solaire que nous connaissions à ce jour. Il est plus grand que tout l’archipel d’Hawaï et 100 fois plus grand que le plus grand volcan de la Terre. La planète Rouge semble calme, mais il fut un temps où de grands volcans dominaient sa surface. Si les volcans de la planète rouge peuvent devenir si grands, c’est probablement parce que la gravité y est beaucoup plus faible que sur Terre. De plus, la croûte de notre planète bouge tout le temps, alors que la croûte martienne reste probablement immobile.