MERCURE (PLANÈTE): DÉCOUVERTE, CARACTÉRISTIQUES, COMPOSITION, ORBITE, MOUVEMENT - ARTE - 2025

Mercure est la planète la plus proche du Soleil et aussi la plus petite des 8 planètes principales du système solaire. Il peut être vu à l'œil nu, bien qu'il ne soit pas facile à trouver. Malgré cela, cette petite planète est connue depuis l'Antiquité.

Les astronomes sumériens ont enregistré leur existence vers le XIVe siècle avant JC, dans le Mul-Apin, un traité d'astronomie. Là, ils lui ont donné le nom d'Udu-Idim-Gu ou "planète du saut", tandis que les Babyloniens l'appelaient Nabu, messager des dieux, la même signification que le nom de Mercure avait pour les anciens Romains.

Figure 1. La planète Mercure. Source: Pixabay.

Comme Mercure est visible (avec difficulté) à l'aube ou au crépuscule, les Grecs de l'Antiquité ont tardé à se rendre compte qu'il s'agissait du même objet céleste, ils ont donc appelé le Mercure à l'aube Apollon et celui au crépuscule Hermès, le courrier des dieux.

Le grand mathématicien Pythagore était sûr qu'il s'agissait de la même étoile et a proposé que Mercure puisse passer devant le disque solaire vu de la Terre, comme il le fait.

Ce phénomène est connu sous le nom de transit et se produit en moyenne 13 fois par siècle. Le dernier transit de Mercure a eu lieu en novembre 2019 et le prochain aura lieu en novembre 2032.

D'autres astronomes de cultures anciennes comme les Mayas, les Chinois et les Hindous ont également recueilli des impressions de Mercure et des autres points lumineux qui se déplaçaient dans le ciel plus vite que les étoiles en arrière-plan: les planètes.

L'invention du télescope a incité à l'étude de l'objet insaisissable. Galilée a été le premier à voir Mercure avec des instruments optiques, bien que le messager céleste ait gardé beaucoup de ses secrets cachés jusqu'à l'arrivée de l'ère spatiale.

Caractéristiques générales

Planète intérieure

Mercure est l'une des 8 planètes principales du système solaire et, avec la Terre, Vénus et Mars forment les 4 planètes intérieures, les plus proches du Soleil et caractérisées par leur rocher. C'est le plus petit de tous et celui avec la masse la plus faible, mais d'un autre côté c'est le plus dense après la Terre.

Données obtenues

Une grande partie des données sur Mercure provient de la sonde Mariner 10, lancée par la NASA en 1973, dont le but était de collecter des données de Vénus et de Mercure voisins. Jusque-là, de nombreuses caractéristiques de la petite planète étaient inconnues.

Il est à noter qu'il n'est pas possible de pointer des télescopes tels que Hubble vers Mercure, compte tenu de la sensibilité de l'équipement au rayonnement solaire. Pour cette raison, en plus des sondes, une bonne partie des données sur la planète provient d'observations effectuées à l'aide du radar.

Atmosphère

L'atmosphère mercurienne est très mince et la pression atmosphérique est un billionième de celle de la Terre. La mince couche gazeuse est constituée d'hydrogène, d'hélium, d'oxygène et de sodium.

Mercure possède également son propre champ magnétique, presque aussi vieux que la planète elle-même, de forme similaire au champ magnétique terrestre, mais beaucoup moins intense: à peine 1%.

Températures

Quant aux températures sur Mercure, elles sont les plus extrêmes de toutes les planètes: pendant la journée, elles atteignent 430 ° C à certains endroits, assez pour faire fondre le plomb. Mais la nuit, les températures chutent à -180 ºC.

Cependant, le jour et la nuit de Mercure diffèrent grandement de ce que nous vivons sur Terre, donc plus tard, il est expliqué comment un voyageur hypothétique qui atteint la surface les verrait.

Résumé des principales caractéristiques physiques de la planète

-Masse: 3,3 × 10 ²³ kg

-Rayon équatorial: 2440 km ou 0,38 fois le rayon de la Terre.

-Forme: la planète Mercure est une sphère presque parfaite.

-Distance moyenne au Soleil: 58000000 km

-Température: en moyenne 167 ºC

-Gravité: 3,70 m / s ²

-Champ magnétique propre: oui, environ 220 nT d'intensité.

-Ambiance: dim

-Densité: 5430 kg / m ³

-Satellites: 0

-Anneaux: n'a pas.

Mouvement de traduction

Mercure exécute un mouvement de translation autour du Soleil selon les lois de Kepler, ce qui indique que les orbites des planètes sont elliptiques. Mercure suit l'orbite la plus elliptique - ou allongée - de toutes les planètes et a donc l'excentricité la plus élevée: 0,2056.

La distance maximale Mercure-Soleil est de 70 millions de kilomètres et le minimum de 46 millions. La planète met environ 88 jours pour effectuer une révolution autour du Soleil, avec une vitesse moyenne de 48 km / s.

Cela en fait la plus rapide des planètes à orbiter autour du Soleil, à la hauteur de son nom de messager ailé, mais la vitesse de rotation autour de son axe est considérablement plus lente.

Figure 2. Animation de l'orbite de Mercure autour du Soleil (jaune), à ​​côté de celle de la Terre (bleu). Source: Wikimedia Commons.

Mais le plus drôle est que Mercure ne suit pas la même trajectoire de l'orbite précédente, c'est-à-dire qu'il ne revient pas au même point de départ que la fois précédente, mais subit un petit déplacement, appelé précession.

C'est pourquoi on a cru pendant un certain temps qu'il y avait un nuage d'astéroïdes ou peut-être une planète inconnue qui perturbait l'orbite, qui s'appelait Vulcain.

Cependant, la théorie de la relativité générale pourrait expliquer de manière satisfaisante les données mesurées, car la courbure spatio-temporelle est capable de déplacer l'orbite.

Dans le cas de Mercure, l'orbite subit un déplacement de 43 secondes d'arc par siècle, une valeur qui peut être calculée précisément à partir de la relativité d'Einstein. Les autres planètes ont leurs propres déplacements très faibles, qui jusqu'à présent n'ont pas été mesurés.

Données de mouvement de mercure

Voici les chiffres connus sur le mouvement de Mercure:

-Rayon moyen de l'orbite: 58 000 000 km.

- Inclinaison de l'orbite: 7º par rapport au plan orbital de la Terre.

-Excentricité: 0.2056.

- Vitesse orbitale moyenne: 48 km / h

- Période de transfert: 88 jours

- Période de rotation: 58 jours

- Journée solaire: 176 jours terrestres

Quand et comment observer Mercure

Des cinq planètes visibles à l'œil nu, Mercure est la plus difficile à détecter, car elle apparaît toujours très proche de l'horizon, obscurcie par la lumière du soleil, et disparaît après un court laps de temps. De plus, son orbite est la plus excentrique (ovale) de toutes.

Mais il y a des moments plus appropriés de l'année pour scanner le ciel dans votre recherche:

- Dans l'hémisphère nord: de mars à avril au crépuscule, et de septembre à octobre avant l'aube.

-Sous les tropiques: toute l'année, dans des conditions favorables: ciel dégagé et loin des lumières artificielles.

- Dans l'hémisphère sud: en septembre et octobre avant le lever du soleil, et de mars à avril après le coucher du soleil. Il est généralement plus facile de voir depuis ces latitudes car la planète reste plus longtemps au-dessus de l'horizon.

Figure 3. Le mercure est visible très bas à l'horizon. Source: Pixabay.

Mercure ressemble à un point de lumière blanc légèrement jaunâtre qui ne scintille pas, contrairement aux étoiles. Il est préférable d'avoir des jumelles ou un télescope avec lequel vous pouvez voir ses phases.

Le mercure reste parfois visible à l'horizon plus longtemps, selon l'endroit où il se trouve sur son orbite. Et bien qu'il soit plus brillant en pleine phase, paradoxalement, il semble meilleur en croissance ou en décroissance. Pour connaître les phases de Mercure, il est conseillé de visiter des sites Internet spécialisés en astronomie.

Dans tous les cas, les meilleures opportunités sont lorsqu'il est à son allongement maximal: aussi loin que possible du Soleil, donc le ciel le plus sombre facilite son observation.

Un autre bon moment pour observer cela et les autres planètes est lors d'une éclipse solaire totale, pour la même raison: le ciel est plus sombre.

Mouvement rotatoire

Contrairement à son mouvement orbital rapide, Mercure tourne lentement: il faut près de 59 jours terrestres pour faire une révolution autour de son axe, ce que l'on appelle un jour sidéral. Par conséquent, une journée sidérale sur Mercure dure presque aussi longtemps que l'année: en fait, tous les 2 "ans" 3 "jours" passent.

Les forces de marée qui surviennent entre deux corps sous attraction gravitationnelle, sont responsables du ralentissement de la vitesse de rotation de l'un d'entre eux ou des deux. Lorsque cela se produit, on dit que le couplage des marées existe.

Le couplage des marées est très fréquent entre les planètes et leurs satellites, bien qu'il puisse se produire entre d'autres corps célestes.

Figure 4. Couplage des marées entre la Terre et la Lune. Le cas de Mercure et du Soleil est plus complexe. Source: Wikimedia Commons. Stigmatella aurantiaca

Un cas particulier de couplage se produit lorsque la période de rotation de l'un d'eux est égale à la période de translation, comme la Lune. Il nous montre toujours le même visage, donc il est en rotation synchrone.

Cependant, avec Mercure et le Soleil, cela ne se produit pas exactement de cette façon, car les périodes de rotation et de translation de la planète ne sont pas égales, mais dans un rapport de 3: 2. Ce phénomène est connu sous le nom de résonance spin-orbite et il est également courant dans le système solaire.

Grâce à cela, des choses particulières peuvent arriver sur Mercure, voyons:

Jour et nuit sur Mercure

Si un jour solaire est le temps qu'il faut pour que le Soleil apparaisse à un moment donné puis réapparaisse au même endroit, alors sur Mercure, le Soleil se lève deux fois le même jour (solaire), ce qui prend 176 jours terrestres là-bas (voir figure 5)

Il s'avère qu'il y a des moments où la vitesse orbitale et la vitesse de rotation sont égales, il semble donc que le Soleil recule dans le ciel et retourne au même point d'où il est parti, puis avance à nouveau.

Si la barre rouge de la figure était une montagne, à partir de la position 1 serait midi en haut. Aux positions 2 et 3, le Soleil illumine une partie de la montagne jusqu'à ce qu'il se couche à l'ouest, en position 4. À ce moment-là, il a parcouru la moitié de l'orbite et 44 jours terrestres se sont écoulés.

Aux positions 5, 6, 7, 8 et 9, il fait nuit en montagne. En occupant 5, il a déjà fait une révolution complète sur son axe, effectuant les turn de tour de son orbite autour du Soleil. A 7, il est minuit et 88 jours terrestres se sont écoulés.

Une autre orbite est nécessaire pour revenir à midi, passant par les positions 8 à 12, ce qui prend encore 88 jours, au total 176 jours terrestres.

L'astronome italien Giuseppe Colombo (1920-1984) a été le premier à étudier et à expliquer la résonance 3: 2 du mouvement de Mercure.

Figure 5. Jour et nuit sur Mercure: résonance orbitale, après ½ orbite, la planète a tourné ¾ tour sur son axe. Source: Wikimedia Commons.

Composition

La densité moyenne de Mercure est de 5 430 kg / m ³, légèrement inférieure à celle de la Terre. Cette valeur, connue grâce à la sonde Mariner 10, est encore surprenante, compte tenu du fait que Mercure est plus petit que la Terre.

Figure 6. Comparaison Mercure-Terre. Source: Wikimedia Commons. Image de mercure de la NASA: NASA / APL (de MESSENGER)

À l'intérieur de la Terre, la pression est plus élevée, il y a donc une compression supplémentaire sur la matière, ce qui diminue le volume et augmente la densité. Si cet effet n'est pas pris en compte, Mercure s'avère être la planète la plus dense connue.

Les scientifiques pensent que cela est dû à une teneur élevée en éléments lourds. Et le fer est l'élément lourd le plus courant du système solaire.

En général, la composition du mercure est estimée à 70% de contenu métallique et 30% de silicates. Dans son volume sont:

-Sodium

-Magnésium

-Potassium

-Calcium

-Fer

Et parmi les gaz sont:

-Oxygène

-Hydrogène

-Hélium

-Traces d'autres gaz.

Le fer présent dans Mercure est dans son noyau, dans une quantité qui dépasse de loin celle estimée sur d'autres planètes. En outre, le noyau de Mercure est comparativement le plus grand de tous dans le système solaire.

Une autre surprise est l'existence de glace aux pôles, qui est également recouverte de matière organique noire. C'est surprenant car la température moyenne de la planète est très élevée.

Une explication est que les pôles de Mercure sont toujours dans l'obscurité perpétuelle, protégés par de hautes falaises qui empêchent l'arrivée de la lumière du soleil et aussi parce que l'inclinaison de l'axe de rotation est nulle.

En ce qui concerne son origine, il est supposé que l'eau pourrait avoir atteint Mercure apporté par les comètes.

Structure interne

Comme toutes les planètes terrestres, il existe trois structures caractéristiques sur Mercure:

-Le noyau métallique au centre, solide à l'intérieur, fondu à l'extérieur

-Une couche intermédiaire appelée manteau

-La couche externe ou la croûte.

C'est la même structure que la Terre, à la différence que le noyau de Mercure est beaucoup plus grand, proportionnellement: environ 42% du volume de la planète est occupé par cette structure. En revanche, sur Terre, le noyau n'occupe que 16%.

Figure 7. La structure interne de Mercure est similaire à celle de la Terre. Source: NASA.

Comment est-il possible d'arriver à cette conclusion depuis la Terre?

C'était grâce à des observations radio effectuées via la sonde MESSENGER, qui a détecté des anomalies gravitationnelles sur Mercure. Puisque la gravité dépend de la masse, les anomalies fournissent des indices sur la densité.

La gravité de Mercure a également considérablement modifié l'orbite de la sonde. Ajoutées à cela, les données radar ont révélé les mouvements précessionnels de la planète: l'axe de rotation de la planète a son propre spin, autre indication de la présence d'un noyau en fonte.

En résumé:

-Anomalie gravitationnelle

-Mouvement de précession

-Altérations dans l'orbite du MESSAGER.

Cet ensemble de données, plus tout ce que la sonde a réussi à collecter, concorde avec la présence d'un noyau métallique, grand et solide à l'intérieur, et de la fonte à l'extérieur.

Le noyau de Mercure

Il existe plusieurs théories pour expliquer ce curieux phénomène. L'un d'eux soutient que Mercure a subi un impact colossal pendant sa jeunesse, qui a détruit la croûte et une partie du manteau de la planète nouvellement formée.

Figure 8. Coupe comparative de la Terre et de Mercure, montrant la taille relative des couches. Source: NASA.

Le matériau, plus léger que le noyau, a été projeté dans l'espace. Plus tard, l'attraction gravitationnelle de la planète a tiré une partie des débris et a créé un nouveau manteau et une fine croûte.

Si un énorme astéroïde était la cause de l'impact, son matériau pourrait se combiner avec celui du noyau d'origine de Mercure, lui donnant la haute teneur en fer qu'il a aujourd'hui.

Une autre possibilité est que, depuis sa création, l'oxygène a été rare sur la planète, de cette manière le fer est conservé sous forme de fer métallique au lieu de former des oxydes. Dans ce cas, l'épaississement du noyau a été un processus graduel.

géologie

Mercure est rocheux et désertique, avec de larges plaines couvertes de cratères d'impact. D'une manière générale, sa surface est assez similaire à celle de la Lune.

Le nombre d'impacts est indicatif de l'âge, car plus il y a de cratères, plus la surface est ancienne.

Figure 9. Cratère Dominici (le plus brillant ci-dessus) et cratère Homer à gauche. Source: NASA.

La plupart de ces cratères datent de l'époque du bombardement intense tardif, une période où les astéroïdes et les comètes ont fréquemment frappé des planètes et des lunes du système solaire. Par conséquent, la planète est géologiquement inactive depuis longtemps.

Le plus grand des cratères est le bassin de Caloris, de 1 550 km de diamètre. Cette dépression est entourée d'un mur de 2 à 3 km de haut créé par l'impact colossal qui a formé le bassin.

Aux antipodes du bassin de Caloris, c'est-à-dire de l'autre côté de la planète, la surface est fissurée en raison des ondes de choc produites lors de l'impact voyageant à l'intérieur de la planète.

Les images révèlent que les régions entre les cratères sont plates ou légèrement ondulées. À un certain moment de son existence, Mercure a eu une activité volcanique, car ces plaines ont probablement été créées par des coulées de lave.

Une autre caractéristique distinctive de la surface de Mercure est de nombreuses falaises longues et abruptes, appelées escarpements. Ces falaises doivent avoir été formées lors du refroidissement du manteau qui, en rétrécissant, a provoqué l'apparition de nombreuses fissures dans la croûte.

Mercure rétrécit

La plus petite des planètes du système solaire perd de sa taille et les scientifiques pensent que c'est parce qu'elle n'a pas de tectonique des plaques, contrairement à la Terre.

Les plaques tectoniques sont de grandes sections de croûte et de manteau qui flottent au-dessus de l'asthénosphère, une couche plus fluide appartenant au manteau. Une telle mobilité donne à la Terre une flexibilité que les planètes dépourvues de tectonisme n'ont pas.

À ses débuts, Mercure était beaucoup plus chaud qu'aujourd'hui, mais à mesure qu'il se refroidit, il se contracte progressivement. Une fois le refroidissement arrêté, en particulier celui du noyau, la planète cessera de rétrécir.

Mais ce qui frappe sur cette planète, c'est la vitesse à laquelle cela se produit, pour laquelle il n'y a toujours pas d'explication cohérente.

Missions à Mercure

C'était la moins explorée des planètes intérieures jusqu'aux années 70, mais depuis, plusieurs missions sans pilote ont suivi, grâce auxquelles on en sait beaucoup plus sur cette surprenante petite planète:

Mariner 10

Figure 10. Mariner 10. Source: Wikimedia Commons. POT

La dernière sonde Mariner de la NASA a survolé Mercure trois fois, de 1973 à 1975. Elle a réussi à cartographier un peu moins de la moitié de la surface, uniquement du côté éclairé par le Soleil.

Avec son carburant épuisé, Mariner 10 est à la dérive, mais il a fourni des informations inestimables sur Vénus et Mercure: images, données sur le champ magnétique, spectroscopie, etc.

MESSAGER (MErcure, surface, environnement spatial, géochimie

Cette sonde a été lancée en 2004 et a réussi à entrer sur l'orbite de Mercure en 2011, la première à le faire, car Mariner 10 ne pouvait survoler que la planète.

Parmi ses contributions figurent:

-Des images de haute qualité de la surface, y compris la face non éclairée, qui était similaire à la face déjà connue grâce au Mariner 10.

-Mesures géochimiques avec différentes techniques de spectrométrie: neutrons, rayons gamma et rayons X.

-Magnétométrie.

-Spectrométrie avec lumière ultraviolette, visible et infrarouge, pour caractériser l'atmosphère et réaliser une cartographie minéralogique de la surface.

Les données recueillies par MESSENGER montrent que le champ magnétique actif de Mercure, comme celui de la Terre, est produit par un effet dynamo créé par la région liquide du noyau.

Il a également déterminé la composition de l'exosphère, une couche externe très mince de l'atmosphère mercurienne, qui a une forme de queue particulière de 2 millions de kilomètres de long, en raison de l'action du vent solaire.

La sonde MESSENGER a terminé sa mission en 2015 en s'écrasant à la surface de la planète.

BepiColombo

Figure 11. L'astronome italien Giuseppe (Bepi) Colombo. Source: Wikimedia Commons.

Cette sonde a été lancée en 2018 par l'Agence spatiale européenne et l'Agence japonaise d'exploration aérospatiale. Il a été nommé en l'honneur de Giuseppe Colombo, l'astronome italien qui a étudié l'orbite de Mercure.

Il se compose de deux satellites: MPO: Mercury Planetary Orbiter et MIO: Mercury Magnetospheric Orbiter. Il devrait atteindre les environs de Mercure en 2025 et son objectif est d'étudier les principales caractéristiques de la planète.

Certains objectifs sont pour BepiColombo d'apporter de nouvelles informations sur le champ magnétique remarquable de Mercure, le centre de masse de la planète, l'influence relativiste de la gravité solaire sur la planète et la structure particulière de son intérieur.

Références

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