Formation planétaire : de la Terre aux exoplanète - Alessandro Morbidelli

Alessandro Morbidelli
Chaire Formation planétaire : de la Terre aux exoplanètes
Collège de France
Année 2026-2027

La formation des planètes telluriques

03 - Chronologie de la formation des planètes telluriques

Résumé

Nous présenterons le chronomètre radioactif Hf-W, utilisé pour dater la différenciation des corps planétaires, et l'appliquerons à Mars et à la Terre, ce qui met en évidence des temps d'accrétion radicalement différents. Cependant, l'histoire complexe de l'accrétion terrestre, marquée notamment par le rôle des impacts géants, rend l'interprétation de ce chronomètre délicate. L'utilisation d'un second chronomètre, le système U-Pb, permet d'apporter des contraintes complémentaires. La datation de la Lune est particulièrement importante pour contraindre la fin de la formation de la Terre. Alors que le chronomètre Sm-Nd semble indiquer une formation de la Lune environ 200 millions d'années après le début du Système solaire, d'autres chronomètres, comme Lu-Hf ou Rb-Sr, suggèrent une formation beaucoup plus ancienne, environ 50 millions d'années après ses débuts. Nous verrons comment cette discordance peut potentiellement être expliquée.

Alessandro Morbidelli
Chaire Formation planétaire : de la Terre aux exoplanètes
Collège de France
Année 2026-2027

La formation des planètes telluriques

02 - La Lune et sa formation

Résumé

Les principales caractéristiques qui distinguent la Lune de la Terre sont (i) un noyau plus petit, (ii) un déficit plus marqué en éléments volatils et (iii) des anomalies isotopiques identiques. Après avoir passé en revue les modèles historiques de formation de la Lune, nous verrons pourquoi le modèle de l'impact géant s'est imposé dans la communauté scientifique. Cependant, l'identité isotopique entre la Terre et la Lune reste difficile à expliquer. Nous examinerons donc les différentes variantes du modèle d'impact proposées pour la comprendre, ainsi qu'un modèle fondé sur une équilibration isotopique entre la Terre et le disque protolunaire. L'existence de la Lune montre enfin que la formation de la Terre ne s'est pas limitée à l'accrétion de petits corps, mais a également impliqué de grands impacts, avec des conséquences profondes pour sa différenciation noyau-manteau.

Alessandro Morbidelli
Chaire Formation planétaire : de la Terre aux exoplanètes
Collège de France
Année 2026-2027

La formation des planètes telluriques

01 - Les planètes telluriques : caractéristiques orbitales, physiques et compositionnelles

Résumé

Nous commencerons par présenter l'évolution orbitale des planètes telluriques, qui est chaotique, mais dont la probabilité de conduire à une instabilité macroscopique au cours de la durée de vie du Soleil reste faible. Nous aborderons ensuite leurs propriétés physiques, notamment la taille de leurs noyaux métalliques, très variable de Mercure à la Lune, ainsi que leurs propriétés chimiques. Nous nous intéresserons en particulier au degré d'oxydation des différentes planètes et au déficit du manteau terrestre en éléments volatils et sidérophiles. Nous discuterons également de la place des planètes telluriques dans le contexte de la dichotomie isotopique du Système solaire. Enfin, nous examinerons les différents scénarios proposés pour l'origine de l'eau terrestre.

Alessandro Morbidelli
Chaire Chaire Formation planétaire : de la Terre aux exoplanètes
Collège de France
Année 2025-2026

David Nesvorný
Conférence - David Nesvorný : Dynamical Origins and Properties of the Near-Earth Object Population

David Nesvorný
Southwest Research Institute, USA

Résumé

Near-Earth Objects (NEOs) are a transient population of small bodies with orbits in or near the terrestrial planet region. They represent an intermediate stage in the dynamical evolution of asteroids and comets - originating in the main belt or trans-Neptunian scattered disk - and ending with planetary impacts, solar disintegration, or ejection from the Solar System. We present an accurate physical model of NEOs developed by tracking the dynamical evolution of main-belt asteroids and comets onto NEO orbits. The model is calibrated using data from the Catalina Sky Survey (CSS) and Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE). Results show a size-dependent contribution from the main belt, with the ν6 and 3:1 resonances accounting for ~80% of faint NEOs. The debiased NEO albedo distribution is well fit by a sum of two Rayleigh distributions with scale parameters of 3% and 17%. We estimate 830±60 NEOs with diameters >1 km and 20,000±2,000 with diameters >140 m. The Earth impact probability for a >140 m object over the next millennium is ~5%. Compared to a direct-delivery model from the main belt, the CSS-detected small NEOs show an excess of low-eccentricity orbits between 1–1.6 au. This excess may result from tidal disruption of large NEOs during close encounters with the Earth.

Alessandro Morbidelli
Chaire Chaire Formation planétaire : de la Terre aux exoplanètes
Collège de France
Année 2025-2026

09 - Les astéroïdes et leurs échantillons : les météorites – témoins des premières phases de la formation planétaire : Formation et évolution de la ceinture des astéroïdes