gov-civil-vilareal.ptPourquoi certains cratères d'impact ont-ils des rayons ?
>Lorsque vous regardez la pleine Lune à l'aide de jumelles ou d'un petit télescope, l'une des caractéristiques les plus importantes de la surface est le cratère Tycho. C'est une caractéristique d'impact d'environ 86 kilomètres de large, situé près du bord sud de la face visible de la Lune. Il est relativement jeune - peut-être 100 millions d'années - et les cratères frais ont tendance à être plus brillants, ce qui le rend facile à repérer.
Mais ce n'est pas pour cela qu'il est si important : c'est le des rayons , la collection de longs traits brillants pointant radialement loin du cratère. Tycho arbore des rayons de centaines de kilomètres de long, certains plus d'un millier.
Les rayons se forment à partir de panaches de matière éjectés lors de l'impact, qui se déposent ensuite sur la surface. Maintenant, voici la chose amusante : j'ai toujours pensé que leur formation était bien comprise. Je veux dire, ce sont des caractéristiques incroyablement évidentes et bien documentées, pas seulement sur la Lune, mais sur la plupart des mondes criblés de cratères. Mercure a des rayons de cratère si longtemps la planète ressemble à une pastèque !
La pleine Lune : notez les rayons venant de Tycho en bas à droite. Crédit: Fred Locklear (et oh mon oui cliquez sur ce lien)
J'ai donc été assez surpris d'apprendre que nous n'a pas savoir comment ils se forment. Du moins, pas jusqu'à récemment. Un nouveau document de recherche décrit comment les impacts génèrent des rayons , et c'est très cool. Encore mieux : les scientifiques ont eu l'idée après avoir regardé Vidéos youtube d'élèves du secondaire faisant le classique faire des cratères en laissant tomber des pierres dans une boîte d'expérience de farine !
Oui, vraiment. Ces expériences sont réalisées dans des salles de classe et des expo-sciences partout dans le monde. Vous prenez une sorte de cadre en bois d'un mètre de large, versez une couche de farine sur quelques centimètres de profondeur, puis déposez des pierres dessus d'une hauteur. L'impact forme des cratères, comme on peut s'y attendre (vous pouvez parfois mettre une couche de poudre de cacao pour montrer ce qui se passe également sous la surface).
Je l'ai fait moi-même, plusieurs fois. Ce que les scientifiques ont remarqué, c'est que lorsque l'enseignant réinitialise l'expérience, ils lissent la farine sur le dessus . Je l'ai toujours fait moi-même. Et quand c'est le cas, les impacts de cratères laissent rarement des rayons.
rêver de son ex petit ami
Mais lorsque les élèves font l'expérience, ils laissent parfois la surface en désordre… et quand ils le font, les rayons sont plus susceptibles de se former!
Ouah.
Alors les scientifiques sont allés au laboratoire, recréer cette expérience à un niveau plus sophistiqué . Ils ont utilisé des boules de différentes tailles pour imiter les astéroïdes et ont fait varier la texture de la surface du site d'impact. Parfois, c'était lisse, et parfois il y avait des ondulations, des ondulations. Et quand ils ont fait cela, l'impact a créé des systèmes de rayons.
Trois instants d'une expérience de rayon de cratère : juste avant l'impact (à gauche), juste après l'impact (au milieu) et un instant plus tard (à droite) lorsque les panaches éjectés du cratère formeront des rayons. Crédit: Sabuwala et al.
Non seulement cela, ils ont trouvé une relation entre le nombre de rayons proéminents générés et la taille de la balle par rapport à la distance entre les ondulations - le nombre de rayons créés dans un impact dépend de la taille de la balle divisée par la distance entre le ondulations (ce qu'ils appellent la longueur d'onde). Ainsi, un gros impacteur frappant un terrain avec beaucoup d'ondulations étroites produit plus de rayons qu'une balle plus petite, ou si cette grosse balle frappe quelque chose avec des ondulations plus larges. Regarder:
Alors. Cool.
Cela fonctionne donc avec des impacts à basse vitesse, le genre que vous pouvez faire sur une table où vous faites vraiment tomber des pierres sur une surface. Mais qu'en est-il des impacts d'hypervitesse, plus comme dans la vraie vie, lorsqu'un objet se déplace à une douzaine de kilomètres par seconde ou plus vite ?
Ils ont simulé des impacts comme ça, et ont trouvé que ça fonctionnait toujours ! Plus le rapport entre l'impacteur et les ondulations est grand, plus les rayons sont produits. Ils ont découvert que la physique est un peu compliquée, mais fondamentalement, les ondulations concentrent l'onde de choc générée par l'impact – et c'est cette onde qui accélère et projette les débris (appelés éjecta). Le nombre de rayons ne semble pas se soucier de la vitesse de l'impacteur, juste de sa taille.
Ils ont également découvert que le matériau qui forme les rayons ne provient pas du cratère lui-même, mais du matériau à la surface autour de l'impacteur, en particulier d'un anneau étroit qui l'entoure.
Différents terrains produisent des résultats différents dans les impacts formant des cratères. Rangée du haut, de gauche à droite : expériences réelles avec un terrain lisse et sans rayons, un terrain accidenté au hasard, un terrain hexagonal régulièrement espacé, idem avec un espacement plus serré. Rangée du bas : Idem, mais en utilisant une simulation informatique des impacts d'hypervitesse. Crédit: Sabuwala et al.
Une autre caractéristique intéressante de cette idée est que s'ils comptent les rayons autour d'un cratère existant et mesurent soigneusement la topographie de la zone qui l'entoure, ils peuvent estimer la taille de l'impacteur. Pour Tycho, ils estiment que l'astéroïde qui a creusé ce magnifique cratère mesurait environ 7,3 kilomètres de diamètre – pas beaucoup plus petit que celui qui a frappé la Terre il y a 66 millions d'années et a mis fin à la période du Crétacé, avec 75% de toutes les espèces de vie sur Terre.
Une mosaïque de Mercure prise par le vaisseau spatial MESSENGER en 2008, montrant des cratères d'impact avec des systèmes de rayons extrêmement longs. Crédit: NASA/Laboratoire de physique appliquée de l'Université Johns Hopkins/Institution Carnegie de Washington
Je dois dire que j'aime tout à ce sujet ! De la façon dont ils ont eu l'idée - regarder des vidéos d'étudiants ! — recréer l'événement, trouver le modèle, puis l'utiliser pour obtenir la physique et en faire un outil de mesure d'impact… tout est merveilleux. Et une belle histoire.
La pleine Lune est généralement considérée comme un irritant pour les astronomes d'observation : elle est si brillante qu'elle lave les objets faibles. Et si vous aimez observer la Lune elle-même, lorsqu'elle est pleine, il n'y a pas d'ombres, donc les caractéristiques comme les montagnes et les cratères sont plus difficiles à repérer.
Mais en fait, certains cratères brillent vraiment lorsque la Lune est pleine, des jeunes frais avec des matériaux plus brillants à l'intérieur et autour d'eux, des éjectas pas assez vieux pour s'assombrir en raison des impacts de la micrométérite et du rayonnement solaire. Tycho, Aristarque, Kepler, Copernic… tant de ces obtenons littéralement leur temps au soleil pour que nous puissions nous émerveiller devant eux ici sur Terre, en affichant leurs systèmes de rayons qui s'étendent si loin à la surface.
Et maintenant, nous savons enfin pourquoi.
