Mercure

Mercure, un bref survol

Mercure est la planète la plus proche du soleil, et la seconde plus petite, après Pluton. Elle est connue depuis l’antiquité.

L’orbite de Mercure autour du soleil est particulièrement excentrique (e = 0,206) -son périhélie se situe à 47 millions de kilomètres du soleil, son aphélie à 70 millions de kilomètres, pour une distance moyenne de 58 millions de kilomètres (0,38 UA)- et est inclinée de 7° sur le plan de l’écliptique (plan de l’orbite terrestre autour du soleil).

L’année Mercurienne (période de révolution de la planète) dure 88 jours. La période de rotation est de 58,65 jours, ce qui fait que la durée d’une journée sur Mercure est de 176 jours terrestres. Et quelle journée ! Pendant que la température peut monter à près de 430°C (700 K) face au soleil, il peut faire -170°C (100 K) sur la face non éclairée ...

On a constaté la présence de glace aux pôles, à l'abri dans les cratères trop profonds pour la lumière rasante, et protégée par l'inclinaison nulle de l'axe de rotation de Mercure qui les maintient éternellement à l'ombre, à 100 K.

La planète a un rayon de 2.440 km, soit 0,38 fois celui de la terre, et une gravité au sol de 0,39 g.

La faiblesse de ce champ gravitationnel rend impossible le maintien d’une atmosphère autour de Mercure. Les molécules dégazées par le sol sous l’effet du rayonnement solaire acquièrent par cette même cause une vitesse supérieure à la vitesse de libération (4,3 km/s au lieu de 11,2 km/s pour la Terre). La pression atmosphérique au sol a été mesurée par Mariner 10, et est de l’autre de 10^-9 atmosmphère.

Avec une masse de 3,3 .10²⁰ tonnes (soit 0,0553 fois celle de la Terre), Mercure a une densité qui est particulièrement élevée (5,43), la plus haute de tous les corps du système solaire, après la Terre. Et si l’on ne tient pas compte de la compression gravitationnelle, c’est même le corps le plus dense. Mercure doit cette densité à la présence d’un noyau de Fer particulièrement important (1.800 à 1.900 km de diamètre), le reste de la planète étant constitué d’un manteau de Silicate, comme le manteau et la croute terrestre.

Il est à noter que Mercure est dotée d’un champ magnétique, certes faible (environ 1% de l’intensité du champ magnétique terrestre), mais dont la découverte a surpris. Cela pourrait indiquer que le noyau de la planète n’est pas tout à fait solidifié.

Tout comme la Lune, la surface de Mercure ne présente pas de tectonique des plaques, et est criblée de cratères de tous âges et de toutes tailles, d’un micron à plus de 1000 km. Les “Bassins” sont des cratères résultant d’impacts de météores de grande taille. Le plus caractéristique est Caloris Basin, un bassin de plus de 1300 km de diamètre (voir photo ci-contre).

En fonction de leur taille, les créatères ont des spécificités très différentes : simples trous d’obus pour les moins importants, le fond des cratères devient plat quand le diamètre augmente, puis un piton central apparaît -lié à des phénomènes de rebond au moment de l’impact-, la couronne d’éjecta -des débris rayonnants éjectés par le choc- devient de plus en plus importante.

Un élément frappant du relief Mercurien est la présence de longues (50 à 500 km) et hautes (500 à 3000 mètres) falaises appelées escarpements (ou escapements lobés). Ces escarpements -tels Discovery Rupes ci-contre- sont des failles compressives dont l’origine est le refroidissement du noyau qui a entraîné une compression de la planète. On estime ainsi que le rayon de Mercure a rétréci d’environ 1,5 km.

(Crédits Photos : NASA)

 

Mariner 10

Mariner 10 est la seule sonde à avoir survolé Mercure à ce jour. C’est également la première mission à utiliser l’assistance gravitationnelle pour atteindre son objectif, ce qui permettait de fournir moins d’énergie pour que la sonde quitte la Terre.

Mariner 10 a été lancée de Cap Canaveral le 3 novembre 1973. Après un survol de Venus (assorti de la collecte de beaucoup d’informations) et un rebond gravitationnel autour de cette planète le 5 février 1974, la sonde atteint Mercure le 29 mars 1974 et se place en orbite autour du soleil, orbite de période double de celle de révolution de la planète.

La planète tournant précisément trois fois sur elle-même toutes les deux orbites autour du soleil, Mariner 10 va survoler trois fois Mercure les 29 mars et 21 septembre 1974, et le 16 mars 1975, en photographiant les mêmes zones de la surface, à respectivement 705, 48000 et 327 km d’altitude. Environ 45% de la surface de la planète furent photographiés (régions du pôle sud et face éclairée).

La sonde cessa d’être opérationnelle après son troisième survol, et elle tourne encore aujourd'hui autour du soleil.

(Crédits Schéma : Encyclopedia Universalis)

 

MESSENGER

La sonde MESSENGER (pour MErcury Surface Space ENvironment GEochemistry and Ranging mission) sera lancée dans une fenêtre qui s'étale du 23 mars au 6 avril 2004.

Après deux survols de Venus (en octobre 2006 et juin 2007), dont elle utilisera l'assistance gravitationnelle, elle atteindra Mercure en 2008. Elle survolera deux fois la planète, les 15 janvier et 6 octobre 2008,et elle s'insèrera en orbite, où elle collectera des données jusqu'en septembre 2010.

La mission de MESSENGER est de chercher des réponses à des questions fondamentales pour la compréhension de l'histoire de cette planète, et donc l'histoire de la terre :

- Pourquoi la densité de Mercure est-elle aussi élevée ?
- Quelle est la composition du sol ?
- Histoire géologique, tectonique, volcanique de Mercure ?
- Composition de l'atmosphère ténue de Mercure ?
- Quelles sont les caractéristiques de la magnétosphère ?
- Quelle est la nature des calottes polaires ?

 

 

Pour ce faire, MESSENGER sera dotée d'une palette d'instruments de mesure miniaturisés :

• Mercury Dual Imaging System (MDIS) : système duale de prise d'images, couplant une caméra à champ étroit à un grand angle, qui va permettre une cartographie stéréoscopique de la surface de Mercure.
• Gamma-Ray & Neutron Spectrometer (GRNS) : en mode "rayon-gamma", ce spectromètre mesure les émissions radioactives et la fluorescence gamma stimulées par le rayonnement cosmique afin de déterminer la composition de la croute de Mercure. En mode "neutron", il va permettre de détecter et de mesurer la présence de glace d'hydrogène aux pôles.
• Magnétomètre (MAG) : pour l'étude de la magnétosphère de Mercure et la recherche de roches magnétiques dans le sous-sol.
• Mercury Laser Altimeter (MLA) : pour fournir des mesures topographiques de haute précision.
• Atmospheric & Surface Composition Spectrometer (ASCS) : cet instrument détecte et mesure l'abondance des gaz atmosphériques (dans l'UV et le visible) ainsi que les minéraux présents dans les matériaux de surface (dans le visible et l'IR).
• Energetic Particle & Plasma Spectrometer (EPPS) : mesure la composition, la distribution spatiale, l’énergie et la variation dans le temps des particules chargées dans et aux environs de la magnétosphère de Mercure.
• X-Ray Spectrometer (XRS) : mesure de la fluorescence X pour cartographier les éléments présents dans la croute de la planète.
• Radio Science (RS) : utilisation de l’effet Doppler pour établir la distribution de masse de la planète.

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