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Planète Mercure

Mercure

   Catégorie : planètes et planètes naines
Mise à jour 22 octobre 2012

Mercure est la planète la plus proche du soleil et la plus petite planète dans le système solaire. Sa taille est à peine plus grande (28%) que notre lune et leurs cratères de surface se ressemblent beaucoup. Mercure voyage autour du soleil plus rapidement que n'importe quelle autre planète à cause de sa proximité. Elle est visible de la Terre juste avant le lever du soleil ou juste après le coucher du soleil. Mercure ne s'écarte jamais de plus de 27 degrés du Soleil (c’est l'angle des aiguilles d'une montre quand il est une heure). Mercure est une planète mystérieuse que l'on commence à comprendre grâce à la sonde Messenger. Avant Messenger, nous ne connaissions que 45% de sa surface dans le détail. Elle ne possède aucun satellite. Mercure a une orbite très excentrique qui fait varier son rayon de 46 à 70 millions de kilomètres. Son nom vient du dieu romain Mercure.
La proportion importante en fer de Mercure intrigue les scientifiques. Trois hypothèses ont été proposées pour expliquer la haute teneur en métal de Mercure et de son noyau gigantesque.
1- Mercure avait à l'origine un rapport métal – silicate semblable à celui des chondrites et une masse d'environ 2,25 fois la masse courante mais tôt dans l'histoire du système solaire, Mercure aurait été frappée par un planétésimal d'environ 1/6 de cette masse. L'impact aurait arraché à la planète une grande partie de sa croute et de son manteau, ne laissant que le noyau métallique et un mince manteau.
2- Le taux d'éléments lourds, comme le fer, présent dans la nébuleuse solaire était plus important au voisinage du Soleil, sachant que ces éléments lourds étaient distribués graduellement autour du Soleil (plus on s'en éloignait, moins il y avait d'éléments lourds). Mercure, proche du Soleil, aurait donc amassé plus de matériaux lourds que les autres planètes pour former son noyau.
3-
Mercure aurait pu se former très tôt, avant même que l'énergie dégagée par le Soleil ne se soit stabilisée. Mercure aurait eu à sa formation le double de sa masse courante, mais à mesure que la protoétoile se contractait, la température aux alentours de Mercure augmentait et aurait pu atteindre 10 000 K. Une grande partie de la surface de Mercure aurait été vaporisée, formant une atmosphère de vapeurs rocheuses, qui aurait été ensuite transportée ailleurs par les vents solaires.

 
Mercury Planet
   
Mean radius 2439.7 km
Diameter 4879.4 km
Mass 3.302×1023 kg
Mean density 5.427 x 103 kg/m3
Aphelion 69 817 079 km
Perihelion 46 001 272 km
Semi-major axis 57 909 100 km
Eccentricity 0.205 630
Rotation period 58.6462 days
Gravity 3.701 m/s2
Escape velocity 4.25 km/s
Inclination axis 0,01°
Average orbital speed 47.87 km/s
Orbital period 87.969 days
Inclination to Ecliptic 7.005°
Temperature min : -183°C
max : 427°C
Mean albedo 0.106


Définition d'une planète :

"Une planète est un corps céleste qui est en orbite autour du Soleil, qui possède une masse suffisante pour que sa gravité l'emporte sur les forces de cohésion du corps solide et le maintienne en équilibre hydrostatique (forme sphérique), et qui a éliminé tout corps se déplaçant sur une orbite proche".
Cette définition fut approuvée le 24 aout 2006, lors de la 26ème Assemblée Générale de l'UAI (Union Astronomique Internationale) par un vote à main levée d'environ 400 scientifiques et astronomes après dix jours de discussions.

nota : Mercure représente 0,0025% de la masse totale des planètes du système solaire.

 Planète Mercure

Image : Ce point de vue colorée de Mercure a été produit en utilisant des images de la campagne d'imagerie couleur pendant la première mission Messenger. Ces couleurs ne sont pas celles de Mercure, elles ont été les rehaussées pour différencier l'aspect chimique et minéralogique des roches qui composent la surface de Mercure. Crédit image: NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Carnegie Institution of Washington.

tailles comparées des planètes terrestres

Image : Tailles comparées des planètes telluriques, Mercure à gauche, Vénus, la Terre et Mars.

Orbite de Mercure, planète inférieure

    

Mercure est une planète inférieure, donc comprise dans l'espace de l'orbite Terre Soleil. De ce fait elle présente des phases comme la Lune. Dense et riche en fer, Mercure n'a pratiquement pas d'atmosphère.
Mercure est facilement visible avec des jumelles ou même à l'œil nu, mais comme elle est toujours très proche du soleil, il est difficile de la voir dans un ciel éclairé. Nous pouvons observer les planètes qu'en raison de la lumière solaire qu'elles réfléchissent.
Une planète est plus lumineuse qu'une étoile, elle brille avec un éclat constant parmi les étoiles. Les planètes scintillent moins que les étoiles.
Mercure, à cause du fort pourcentage de variation de sa distance avec la Terre, présente une forte variation de sa grandeur apparente. Pour Mercure le diamètre apparent du disque varie entre 4,8'' et 13,3''. Pour identifier les planètes il faut se familiariser avec les étoiles du zodiaque car elles suivent l'écliptique. Vu de la terre, Mercure semble passer, au cours de sa révolution, de l'est à l'ouest du Soleil. A cause de la proximité du Soleil, la planète apparait bas sur l'horizon au lever et au coucher. Mercure est connue depuis l'époque Sumérienne (3000 ans avant JC). Elle a reçu 2 noms par les grecs : Apollo pour son apparition comme étoile du matin et Hermès comme étoile du soir. Cependant, les astronomes grecs savaient qu'il s'agissait d'un seul et même corps.

 

Le grec Héraclius a même cru que Mercure et Vénus orbitaient autour du Soleil, mais pas la Terre.
L'orbite de Mercure est fortement excentrique, son périgée la situe à seulement 46 millions de km du Soleil alors que son aphélie est à 70 millions de km. Curieusement, elle parcourt son orbite correspondant à son périgée à une très faible vitesse, 47,36 km/s.
Les astronomes du 19ème siècle firent des observations très précises des paramètres orbitaux de Mercure mais ne purent les expliquer en se basant sur la mécanique Newtonienne. La petite différence entre les valeurs observées et celles prédites constitua un problème mineur mais dérangeant, durant de nombreuses décennies. On suggéra qu'une autre planète (parfois appelée Vulcain) existait sur une orbite proche de celle de Mercure, pour expliquer cette différence.
La vraie réponse est donnée par la théorie sur la théorie générale de la relativité d'Einstein. Ce fut le premier grand succès de la relativité générale.

 mercure devant le soleil

Image : Photo de Mercure qui passe devant le Soleil.
Parmi les corps du système solaire de taille importante, seules la Lune, Mercure et Vénus peuvent passer devant le Soleil pour un observateur terrestre. Si, dans le cas de la Lune le phénomène (éclipse de Soleil) est courant, il n'en est pas de même pour Mercure et Vénus dont le phénomène de passage devant le Soleil est rare. Il est moins spectaculaire qu'une éclipse de Soleil car le diamètre apparent maximum de Mercure est de l'ordre de 1/200ème de celui du Soleil et celui de Vénus est de l'ordre de 1/30ème.

Jour "Mercurien"

    

Jusqu'en 1962, on croyait que le jour "Mercurien" avait la même durée que son "année", si bien que Mercure devait présenter la même face au Soleil comme le fait la Lune face à la Terre. Mais en 1965, ceci fut démenti grâce à des observations radar doppler. On sait dorénavant que Mercure effectue 3 rotations sur elle-même en 2 de ses années. Mercure est le seul corps dans le système solaire, connu pour avoir une résonance orbite/rotation d'un ratio autre que 1:1. Cette résonance et l'excentricité de son orbite produiraient un spectacle étrange pour un éventuel observateur à la surface de Mercure : à certaines latitudes, l'observateur verrait le Soleil se lever puis graduellement augmenter en taille apparente alors qu'il se déplace lentement vers le zénith. A ce point le Soleil s'arrêterait, ferait brièvement marche arrière, s'arrêterait à nouveau avant de reprendre son chemin vers l'horizon en diminuant de taille.

 

Pendant tout ce temps, les étoiles se déplaceraient 3 fois plus vite dans le ciel. Des observateurs situés à d'autres endroits de Mercure verraient des mouvements différents mais tout aussi bizarres.
Les variations de température sur Mercure sont les plus extrêmes de tout le système solaire : 90 K à 700 K.
La température à la surface peut atteindre les 450°C le jour mais bien que très proche du Soleil, descendre à
-200°C la nuit. Comme Mercure présente un axe de rotation quasi perpendiculaire au plan de son orbite, la lumière du Soleil n'est que rasante aux pôles, on peut imaginer que les fonds de cratères de ces régions jamais éclairées pourraient contenir de la glace.

Image : Image d'artiste, le jour sur Mercure, le Soleil est 2 fois plus gros que sur Terre.

 jour sur Mercure, le Soleil est 2 fois plus gros que sur Terre

Surface de Mercure

    

Les images de la surface de Mercure ressemblent aux images de la lune; traces de coulées de laves et de cratères se combinent pour indiquer que Mercure comme la Lune est un astre mort depuis plusieurs milliards d'années. De plus il n'y a pratiquement aucune atmosphère ce qui interdit toute érosion aqueuse et éolienne. Il existe cependant un champ magnétique faible. Par bien des aspects, Mercure est très similaire à la Lune : sa surface est couverte de cratères très anciens et elle n'a pas de plaque tectonique. D'un autre côté, Mercure est plus dense que la Lune (5,43 g/cm3 contre 3,34). Mercure est la 2ème planète la plus dense dans le système solaire après la Terre. La densité de la Terre est due en partie à la compression gravitationnelle; sans cela, Mercure serait plus dense qu'elle. Ceci s'explique par le fait que le noyau de fer de Mercure est relativement plus grand que celui de la Terre, représentant probablement la majorité de la planète.

 

En conséquence, Mercure a un manteau (croute de silicates), relativement fins. Mercure a un grand noyau de fer d'un rayon de 1800 à 1900 km. L'enveloppe de silicates (analogue au manteau et à la croute terrestres) est seulement de 500 à 600 km.

Image : Image en fausses couleurs s'étalant de la lumière visible au proche infrarouge. La résolution de l'image est de 500 mètres par pixel. crédit: MESSENGER (Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry and Ranging), NASA.

 sol de mercure

Atmosphère de Mercure

    

Mercure a une atmosphère très fine d'atomes soulevés de sa surface par le vent solaire. Comme Mercure est très chaude, ses atomes s'échappent rapidement dans l'espace. L'atmosphère de Mercure ou plutôt son exosphère, se reconstitue en permanence. La surface de Mercure révèle d'énormes escarpements, certains faisant jusqu'à des centaines de kilomètres de large sur 3 000 m de haut. Certaines coupures dans les anneaux des cratères et d'autres particularités du relief du même genre, montrent que ces escarpements furent formés par compression. Un des reliefs les plus grands de la surface de Mercure, le Bassin Caloris a un diamètre de près de 1300 km. Il est connu pour être similaire au grand bassin "maria" de la Lune. Comme pour les bassins lunaires, il a vraisemblablement été causé par un énorme impact de météorite. Outre ses nombreux cratères, Mercure a aussi des plaines relativement plates. Certaines pourraient être le résultat d'une activité volcanique et d'autres la conséquence de dépôts d'éjecta issus de cratères d'impact. Curieusement, des observations radar du pôle Nord de Mercure (une région non cartographiée par Mariner 10) révèle l'existence d'eau gelée tapis dans l'ombre protectrice de certains cratères.

 

Mercure a un petit champ magnétique dont l'intensité représente 1% de celui de la Terre.
Mercure n'a pas de satellite.

Vidéo : Toute la surface de la planète Mercure a été cartographiée par la sonde Messenger qui a survolé Mercure pour la première fois en 2008 et s'est placée en orbite autour d'elle en 2011. Avant cette date, nous ne connaissions que la moitié de la surface de Mercure. Cette vidéo a été fabriquée à partir de milliers d'images de Mercure, traitées en couleurs accentuées, afin de faire ressortir les différentes propriétés de la surface de la planète la plus proche du Soleil. On peut admirer sur cette petite planète tellurique en rotation, les éjectas qui rayonnent depuis un cratère boréal, puis vers le milieu de la vidéo le bassin Caloris, antique bassin d'impact comblé de lave. Image Crédit: NASA/JHU Applied Physics Lab/Carnegie Inst. Washington.

 

Après Mariner 10, Messenger

    

La première sonde à avoir visité Mercure a été Mariner 10 envoyée le 3 novembre 1973 par la NASA pour étudier Vénus. La NASA décide de modifier le programme pour faire survoler Mercure par Mariner 10 et 3 survols furent effectués en 1974 et 1975. Après avoir pris 3 500 photos de la face ensoleillée de Mercure, la sonde manqua de carburant et la mission fut arrêtée. La sonde Messenger a prit le relai et survole Mercure depuis le 14 janvier 2008. Son objectif est l'étude de la surface de Mercure pour répondre à un certain nombre de questions sur sa densité, son atmosphère, son histoire géologique, la structure de son noyau, son énorme nuage de sodium, son champ magnétique... Messenger a été lancée le 2 aout 2004 à 06H16 UTC de Cap Canaveral par le lanceur Delta II de Boeing. La sonde Messenger utilisa l'assistance gravitationnelle de la Terre et de Vénus qui l'accéléra à chaque passage au-dessus de ces planètes pour rejoindre Mercure en janvier 2008. Trois survols de la planète à des altitudes d'environ 200 kilomètres lui sont nécessaires avant de rentrer en orbite autour de Mercure, le 18 mars 2011. Ensuite elle photographiera les zones plongées dans l'ombre lors des survols de Mariner 10. Sur Mercure, la température de surface peut monter jusqu'à plus de 400° Celsius et redescendre, la nuit à -170° Celsius.

 

Messenger conçu pour supporter des écarts thermiques énormes est équipée d'un grand bouclier solaire et recouvert d'une protection en céramique.
Certaines régions de la planète la plus proche du Soleil étaient encore inconnues jusqu’au 6 octobre 2008, date à laquelle la sonde spatiale Messenger est venue frôler Mercure pour la seconde fois.
Le vaisseau spatial MESSENGER (Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry and Ranging), a survolé Mercure le 29 septembre 2009.
La sonde est entrée en orbite autour de Mercure en 2011 pour observer les régions polaires, seuls secteurs inconnus de la planète.

Image : L'image révèle un bassin d'impact à double anneau d'approximativement 290 kilomètres de large.
"Ce bassin avec double anneau, vu en détail pour la première fois, est remarquablement bien préservé," note Brett Denevi, un membre de l'équipe d'imagerie de la sonde et chercheur à l'Arizona State University à Tempe. crédit NASA.

 Messenger, surface de Mercure

Bassin Caloris de Mercure

    

Le bassin Caloris a été formé par un impact d'astéroïde ou de comète pendant la période d'intenses bombardements qui s'est déroulée pendant le premier milliard d'années de l'histoire du Système Solaire. La période d'activité volcanique qui en a suivi, a produit des flux de lave qui ont rempli l'intérieur de bassin. La couleur accentuée de l'image ci-contre révèle ces conduits volcaniques le long des berges du bassin Caloris, un des plus grands bassins d'impact du Système Solaire. Cette image colorée du bassin Caloris et des régions adjacentes montre des nuances oranges dans le bassin Caloris, qui indiquent ces emplacements volcaniques.
Les scientifiques se posent beaucoup de questions au sujet de la magnétosphère et de la nature du noyau de Mercure (liquide ou solide), de la possible présence de glace au fond des cratères constamment à l'ombre, de la formation du système solaire, des anomalies observées dans son orbite et de l'évolution en général d'une planète au voisinage de son étoile.
Pour cela un programme nommé BepiColombo est en cours d'élaboration par l'agence spatiale européenne.

 

Image : ci-contre, le Bassin géant Caloris de la planète Mercure photographié par le vaisseau spatial Messenger de la NASA qui a survolé Mercure le 14 janvier 2008.
Crédit : NASA, Messenger : (MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging).

 Bassin Caloris de Mercure

Bassin d'impact Rembrandt sur Mercure

    

Le bassin d’impact Rembrandt a été découvert récemment sur des images prises par la sonde spatiale Messenger lors du survol de Mercure, en octobre 2008. Les analyses montrent que ce bassin s'est formé il y a environ 3,9 milliards d'années, à la fin d'une période de bombardements intenses à l'intérieur du système solaire. Les informations recueillies par les instruments de Messenger confirment que le magnésium est un élément important des matériaux qui forment la surface de la planète.
Pourquoi des parties de ce cratère de 720 km de diamètre, contiennent-elles autant de fer ?
Des images du plancher du cratère, indiquent des réflexions en provenance de régions contenant des quantités significativement élevées de fer et de titane. La présence de ces éléments prouvent que ces matériaux n’ont pas été recouvert par des coulées de lave plus récentes et datent peut-être de la formation de Mercure. Par ailleurs les données recueillies à la surface de Rembrandt sont à présent interprétées comme pouvant être le signe d’un passé volcanique ancien, relativement actif s’étant traduit par des mouvements tectoniques de surface. Un examen minutieux de l’image révèle une série d’anneaux situés à l’intérieur du bassin d’impact Rembrandt, comme des traces de coulées de lave.

 

L'impact Rembrandt a fracturé la croute de Mercure, et a permis à des flots de lave volcaniques de s’écouler à l'intérieur. A l’intérieur du bassin Rembrandt on peut aussi observer des falaises et des petits cratères volcaniques. De plus, les chercheurs estiment que sur Mercure ce sont des éruptions volcaniques répétées qui auraient formé la croute, un peu comme sur Mars.

Cratère Rembrandt 
  
Latitude -33.2°
Longitude 271.8°
Diamètre 720 KM

Image : Image haute résolution du bassin Rembrandt prise par Messenger qui a survolé Mercure en septembre 2009 pour finalement se placer en orbite en 2011.
Crédit & Copyright: NASA/JHU APS/ASU/CIW.

 cratère d'impact rembrandt sur Mercure
 
Il est plus juste de dire "théorie générale de la relativité" que "théorie de la relativité générale", c'est la théorie qui est générale et non la relativité. La théorie générale étend la théorie restreinte de la relativité, à la gravitation.
Pour les puristes, la théorie générale de la relativité est une théorie relativiste de la gravitation élaborée entre 1907 et 1915 principalement par Albert Einstein. Marcel Grossmann et David Hilbert sont également associés à cette réalisation pour avoir aidé Einstein à franchir les difficultés mathématiques de la théorie. La théorie générale de la relativité énonce que la gravitation est la manifestation de la courbure de l'espace-temps, produite par la distribution de la matière et de l'énergie. La mesure de la courbure moyenne de l'espace-temps est égale à la mesure de la densité d'énergie (Gij = χ Tij) Gij est le tenseur d'Einstein qui représente la courbure de l'espace-temps en un point, Tij est le tenseur énergie-impulsion qui représente la contribution de toute la matière et énergie à la densité d'énergie en ce point du champ gravitationnel. χ est un simple facteur dimensionnel, permettant d'exprimer l'équation dans les unités usuelles et de faire correspondre l'équation à la réalité physique et à la valeur observée de la constante gravitationnelle.

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