Mercury

Mercure est une planète tellurique, comme le sont également Vénus, la Terre et Mars. Elle est près de trois fois plus petite et presque vingt fois moins massive que la Terre mais presque aussi dense qu'elle. Sa densité remarquable — dépassée seulement par celle de la Terre, qui lui serait d'ailleurs inférieure sans l'effet de la compression gravitationnelle — est due à l'importance de son noyau métallique, qui représenterait 85 % de son rayon, contre environ 55 % pour la Terre.

Seules deux sondes spatiales ont étudié Mercure. Mariner 10, qui survole à trois reprises la planète en 1974–1975, cartographie 45 % de sa surface et découvre l'existence de son champ magnétique. La sonde MESSENGER, après trois survols en 2008-2009, se met en orbite autour de Mercure en mars 2011 et réalise une étude détaillée notamment de sa topographie, son histoire géologique, son champ magnétique et son exosphère. La sonde BepiColombo a pour objectif de se mettre en orbite autour de Mercure en décembre 2025.

La planète Mercure doit son nom au messager des dieux dans la mythologie romaine, Mercure. La planète est nommée ainsi par les Romains à cause de la vitesse avec laquelle elle se déplace dans le ciel. Le symbole astronomique de Mercure est un cercle posé sur une croix et portant un demi-cercle en forme de cornes (Unicode : ☿). Il s'agit d'une représentation du caducée du dieu Hermès, équivalent de Mercure dans la mythologie grecque. Mercure a également donné son nom au troisième jour de la semaine, mercredi (« Mercurii dies »).

Tableau complet des caractéristiques de Mercure

Mercure
Mercure vue par la sonde MESSENGER, le 14 janvier 2008.
Caractéristiques orbitales
Demi-grand axe	57 909 050 km (0,387 098[] au)
Aphélie	69 816 900 km (0,466 701 au)
Périhélie	46 001 200 km (0,307 499 au)
Circonférence orbitale	359 966 400 km (2,406 226 au)
Excentricité	0,2056[]
Période de révolution	87,969 d
Période synodique	115,88 d
Vitesse orbitale moyenne	47,362 km/s
Vitesse orbitale maximale	58,98 km/s
Vitesse orbitale minimale	38,86 km/s
Inclinaison sur l’écliptique	7,00°
Nœud ascendant	48,33°
Argument du périhélie	29,12°
Satellites connus	0
Caractéristiques physiques
Rayon équatorial	2 439,7 km (0,383 Terre)
Rayon polaire	2 439,7 km (0,384 Terre)
Rayon moyen volumétrique	2 439,7 km (0,383 Terre)
Aplatissement	0
Périmètre équatorial	15 329 km (0,383 Terre)
Superficie	7,48×107 km2 (0,147 Terre)
Volume	6,083×1010 km3 (0,056 Terre)
Masse	3,301 1×1023 kg (0,055 Terre)
Masse volumique globale	5 427 kg/m3
Gravité de surface	3,70 m/s2 (0,378 g)
Vitesse de libération	4,25 km/s
Période de rotation (jour sidéral)	58,645 8 d
Vitesse de rotation (à l’équateur)	10,892 km/h
Inclinaison de l’axe	0,0352 ± 0,0017°
Ascension droite du pôle nord	281,01°
Déclinaison du pôle nord	61,45°
Albédo géométrique visuel	0,142
Albédo de Bond	0,088
Irradiance solaire	9 126,6 W/m2 (6,673 Terres)
Température d’équilibre du corps noir	433,9 K (160,9 °C)
Température de surface
• Maximum	700 K (427 °C)
• Moyenne	440 K (167 °C)
• Minimum	90 K (−183 °C)
Caractéristiques de l’atmosphère
Pression atmosphérique	5 ×10−10 Pa
Masse totale	Moins de 10 000 kg
Histoire
Divinité babylonienne	Nabû
Divinité grecque	Stilbôn [archive] et Ἑρμῆς
Nom chinois (élément associé)	Shuǐxīng 水星 (eau)

Conditions de surface

Mercure est une planète très chaude. La température moyenne en surface est d'environ 440 K (167 °C)^,. C'est la température de stabilisation en dessous du régolite, où le sous-sol n'est plus soumis à l'alternance des « ondes » thermiques de la journée et de la nuit. Aussi, la température de surface de Mercure varie environ de 100 à 700 K (−173 à 427 °C)^,. Elle ne dépasse jamais 180 K aux pôles en raison de l'absence d'atmosphère et d'un fort gradient de température entre l'équateur et les pôles. Le point subsolaire au périhélie, à savoir (0°N, 0°W) ou (0°N, 180°W), atteint 700 K à ce moment mais seulement 550 K à l'aphélie (90° ou 270°W). Du côté non éclairé de la planète, la température moyenne est de 110 K^,. Depuis la surface de Mercure le soleil apparaît, en fonction de l'orbite elliptique, entre 2,1 et 3,3 plus gros que depuis la Terre, et l'intensité de la lumière solaire à la surface de Mercure varie entre 4,59 et 10,61 fois la constante solaire, c'est-à-dire que la quantité d'énergie reçue par une surface perpendiculaire au Soleil est en moyenne 7 fois plus élevée sur Mercure que sur Terre.

Glace

Bien que la température de la lumière du jour à la surface de Mercure soit généralement extrêmement élevée, il est possible que de la glace soit présente sur Mercure. En effet, du fait de l'inclinaison quasi nulle de son axe de rotation, les zones polaires de Mercure ne reçoivent des rayons solaires que rasants. Aussi, le fond des profonds cratères des pôles n'est alors jamais exposé à la lumière directe du soleil, et les températures y restent inférieures à 102 K grâce à cette obscurité permanente, soit bien moins que sur la température moyenne de la planète de 452 K. À ces températures, la glace d'eau ne se sublime quasiment plus (la pression partielle de vapeur de la glace est très basse).

Des observations radar effectuées dans le début des années 1990 à partir du radiotélescope d'Arecibo et de l'antenne de Goldstone indiquent la présence de glace d'eau aux pôles Nord et Sud de Mercure. En effet, la glace d'eau est caractérisée par des zones à réflexion radar élevée et une signature fortement dépolarisée, contrairement à la réflexion radar typique du silicate, constituant la majeure partie de la surface de Mercure. Aussi, il existe des zones de forte réflexion radar près des pôles. Les résultats obtenus avec le radiotélescope d'Arecibo montrent que ces réflexions radar sont concentrées dans des taches circulaires de la taille d'un cratère. D'après les images prises par Mariner 10, la plus grosse d'entre elles, au pôle Sud, semble coïncider avec le cratère Chao Meng-Fu. D'autres, plus petites, correspondent également à des cratères bien identifiés.

On estime que les régions glacées contiennent environ 10¹⁴ à 10¹⁵ kg de glace^,. Celles-ci sont potentiellement recouvertes de régolite empêchant la sublimation. En comparaison, la calotte glaciaire de l'Antarctique sur Terre a une masse d'environ 4 × 10¹⁸ kg et la calotte polaire sud de Mars contient environ 10¹⁶ kg d'eau. Deux sources probables pour l'origine de cette glace sont envisagées : le bombardement météoritique ou le dégazage de l'eau de l'intérieur de la planète. Les météorites frappant la planète ont pu apporter de l'eau qui serait restée piégée (gelée par les basses températures des pôles) aux endroits où se sont produits les impacts. De même pour les dégazages, certaines molécules ont pu migrer vers les pôles et s'y retrouver piégées^,.

Bien que la glace ne soit pas la seule cause possible de ces régions réfléchissantes, les astronomes pensent que c'est la plus probable. La sonde BepiColombo, qui se mettra en orbite autour de la planète vers 2025, aura parmi ses tâches d'identifier la présence ou non de glace sur Mercure.

Tableau récapitulatif des missions vers Mercure

Sonde	Statut	Évènement	Date	Agence spatiale	Principales réalisations
Mariner 10	Mission achevée	Lancement	novembre 1973	NASA	Premier survol réussi de Mercure. Première utilisation de l'assistance gravitationnelle d'une planète pour modifier la vitesse et la trajectoire d'une sonde spatiale.
		Premier survol	mars 1974
		Second survol	septembre 1974
		Troisième survol	mars 1975
MESSENGER	Mission achevée	Lancement	août 2004	NASA	Première mise en orbite autour de Mercure.
		Premier survol	14 janvier 2008
		Second survol	6 octobre 2008
		Troisième survol	30 septembre 2009
		Mise en orbite	18 mars 2011 à 1 h UTC
BepiColombo	Mission en cours	Lancement	19 octobre 2018	ESA/JAXA
		Mise en orbite	planifiée pour 2025

Mariner 10

Mariner 10 est la première sonde à étudier Mercure de près. Développée par l'agence spatiale américaine, la NASA, et lancée le 3 novembre 1973, elle survole la planète à trois reprises, en mars et septembre 1974 et en mars 1975^,. À l'origine, elle est destinée à survoler et étudier Vénus, mais les astronomes pensent qu'ils pourraient en faire usage également pour étudier Mercure, dont on connaissait peu de choses. Mariner 10 est ainsi la première sonde à avoir utilisé l'assistance gravitationnelle d'une planète — Vénus — pour en atteindre une autre.

Équipée d’une caméra, d’un magnétomètre et de plusieurs spectromètres, Mariner 10 permet notamment la découverte d’un champ magnétique significatif et de la forte densité de la planète, révélatrice d’un noyau ferreux de grande taille. Les télescopes terrestres les plus puissants n’avaient pas permis d’obtenir des images de qualité de la surface, du fait de la proximité de l’alignement avec le Soleil. La sonde prend, durant ces trois passages, plus de 2 000 photographies de Mercure. Les photos prises par Mariner 10 permettent cependant seulement de cartographier près de 45 % de la surface de la planète, car lors des trois passages Mercure présentait la même face au Soleil ; les régions à l'ombre étaient donc impossibles à cartographier. Ces images révèlent une surface couverte de cratères, à l’apparence très proche de celle de la Lune.

Mariner 10 permet de découvrir la présence d'une très mince atmosphère, ainsi qu'une magnétosphère. Cette dernière fut une surprise pour les astronomes. Elle apporte également des précisions sur sa vitesse de rotation. La mission arrive à terme le 24 mars 1975, lorsque la sonde se trouva à court de carburant. Comme son orbite ne peut plus être contrôlée avec précision, les contrôleurs de mission ordonnent à la sonde de s'éteindre. Mariner 10 serait ainsi toujours en orbite autour du Soleil, passant près de Mercure tous les quelques mois.

MESSENGER

Animation de la trajectoire de MESSENGER
autour de Mercure
du 15 mars 2011 au 30 décembre 2014.

• MESSENGER
• Mercure

MESSENGER (pour MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging) est la septième mission du programme Discovery, qui rassemble des projets d’exploration du Système solaire à coût modéré et durée de développement courte. La sonde, dont la masse, ergols compris, est de 1,1 tonne, emporte sept instruments scientifiques, dont plusieurs spectromètres, un altimètre laser, un magnétomètre et des caméras. Elle est lancée le 3 août 2004 de Cap Canaveral, à bord d'un lanceur Delta II, le lancement ayant été décalé d'un jour pour cause de mauvais temps.

Il faut environ six ans et demi à la sonde avant qu'elle n'entre en orbite autour de Mercure. Pour y parvenir, elle effectue durant son transit six survols rapprochés des planètes intérieures (la Terre en février 2005, Vénus à deux reprises en octobre 2006 et 2007 et Mercure à trois reprises, en janvier et octobre 2008 et en septembre 2009), avec quelques corrections de trajectoire intermédiaires. Lors de ces survols de Mercure, suffisamment de données sont recueillies pour produire des images de plus de 95 % de sa surface. MESSENGER observe par ailleurs le maximum solaire de 2012.

L’objectif de la mission est d’effectuer une cartographie complète de la planète, d’étudier la composition chimique de sa surface et de son exosphère, son histoire géologique, sa magnétosphère, la taille et les caractéristiques de son noyau ainsi que l’origine de son champ magnétique.

La fin de la mission, fixée initialement à mars 2011, est repoussée par deux fois jusqu'en avril 2015, et dans la phase finale, la sonde spatiale est placée sur une orbite plus rapprochée, permettant d'allonger le temps d'observation de ses instruments et d’accroître la résolution des données. MESSENGER, après avoir épuisé les ergols utilisés pour maintenir son orbite, s'écrase sur le sol de Mercure le 30 avril 2015^,.

Durant sa mission, MESSENGER prend plus de 277 000 photos, dont certaines possédant une résolution de 250 mètres par pixel, et permet de produire des cartes de sa composition globale, un modèle en trois dimensions de la magnétosphère, la topographie de l'hémisphère nord et caractériser les éléments volatils présents dans les cratères constamment ombragés des pôles.

BepiColombo

À partir des années 2000, l'Agence spatiale européenne planifie en collaboration avec l'Agence spatiale japonaise une mission baptisée BepiColombo. Celle-ci prévoit de placer deux sondes en orbite autour de Mercure : l'une pour l'étude de l'intérieur et de la surface de la planète (Mercury Planetary Orbiter), développé par l'ESA, et l'autre pour étudier sa magnétosphère (Mercury Magnetospheric Orbiter), développé par la JAXA. Un projet d'envoi d'un atterrisseur embarqué avec la mission est prévu puis abandonné, pour des raisons budgétaires. Ces deux sondes sont envoyées par un lanceur Ariane 5 le 20 octobre 2018^,. Elles devraient rejoindre Mercure environ huit ans plus tard, fin 2025, en utilisant, comme les sondes précédentes, l'assistance gravitationnelle. Sa mission principale durera jusqu'en mai 2027, avec une prolongation possible jusqu'en mai 2028.

Le programme BepiColombo a pour objectif de répondre à une douzaine de questions que se posent les astronomes, notamment 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 et de l'évolution en général d'une planète au voisinage de son étoile. Des mesures très précises du mouvement de Mercure vont également être effectuées, afin de vérifier la théorie de la relativité générale, explication actuelle de la précession du périhélie observée dans son orbite.

Habitabilité

La planète Mercure est un lieu récurrent dans les œuvres de science-fiction^,. Des thèmes courants liés à cette planète incluent les dangers d'être exposé au rayonnement solaire et la possibilité d'échapper à un rayonnement excessif en restant dans le terminateur lent de la planète (la frontière entre le jour et la nuit), notamment pour les œuvres écrites avant 1965, alors que l'on pensait encore que Mercure possédait une rotation synchrone 1:1 avec le Soleil (et avait donc une face en permanence vers le Soleil), comme dans Cercle vicieux d'Isaac Asimov, ou dans les nouvelles de Leigh Brackett. Un autre thème abordé est celui des gouvernements autocratiques ou violents, avec par exemple Rendez-vous avec Rama d'Arthur C. Clarke. Bien que ces récits soient fictifs, d'après des études publiées en mars 2020, il est possible de considérer que des parties de la planète peuvent avoir été habitables. Ainsi, des formes de vie réelles, bien que probablement des micro-organismes primitifs, ont peut-être existé sur la planète^,.

De plus, un cratère, au pôle nord ou au pôle sud de Mercure, serait peut-être l'un des meilleurs endroits extraterrestres pour l'établissement d'une colonie humaine, là où la température resterait constante à environ −200 °C. Ceci est dû à une inclinaison axiale quasi nulle de la planète, et au vide quasi parfait à sa surface, empêchant l'apport de chaleur depuis les portions éclairées par le Soleil. De plus, de la glace se trouve dans ces cratères, permettant un accès à l'eau pour la colonie.

Une base n'importe où ailleurs serait exposée, en journée mercurienne (durant environ deux mois terrestres), à la chaleur intense du Soleil, puis durant une période nocturne identique, serait privée de la moindre source de chaleur extérieure : elle connaîtrait alors des températures diurnes de 430 °C et des températures nocturnes de −180 °C^,. Cependant, pour éviter ces variations thermiques, les installations pourraient être enterrées sous plusieurs mètres de régolithe qui, dans le vide, servirait aussi bien d'isolant thermique que de bouclier antiradiations. Des approches similaires ont été proposées pour l'installation de bases sur la Lune, dont le jour dure deux semaines, suivi d'une nuit de deux semaines également. D'une façon générale, la colonisation de Mercure revêt certaines similarités avec celle de la Lune, du fait de leur relativement grande période autour du Soleil, de leur inclinaison quasi nulle et de leur absence d'atmosphère : la colonisation de Mercure pourrait se faire avec presque les mêmes technologies. Mercure aurait même un avantage par rapport à la Lune : la gravité étant sur la planète 38 % de celle de la Terre, cela est suffisant pour éviter aux astronautes la réduction de masse osseuse se produisant dans un environnement à très faible gravité.

Par ailleurs, la planète étant proche du Soleil, il serait possible de capter de grandes quantités d'énergie le jour, et de s'en servir ensuite la nuit. En revanche, la protection des robots et des véhicules contre la chaleur de l'étoile pourrait poser beaucoup plus de difficultés, entraînant une limitation des activités en surface durant le jour ou une très importante protection thermique.

Une autre solution est évoquée dans les romans et les nouvelles de Kim Stanley Robinson, en particulier dans La Trilogie de Mars (1996) et 2312 (2012), où Mercure est le foyer d'une vaste ville appelée Terminator, peuplée d'un grand nombre d'artistes et de musiciens. Pour éviter le dangereux rayonnement solaire, la ville fait le tour de l'équateur de la planète sur des rails à une vitesse suivant la rotation de la planète, afin que le soleil ne se lève jamais complètement au-dessus de l'horizon. Une ville située du côté obscur de la planète, et suivant la lente rotation de la planète sur rails pour précéder le soleil est ainsi une solution réellement envisagée.

Finalement, une colonisation de Mercure revêtirait un intérêt économique, car il y réside des concentrations de minerais bien plus élevées que sur toutes les autres planètes du Système solaire.

Comparaisons

Comparaison de la taille de Mercure avec d'autres objets du Système Solaire

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Mercure, Terre

Mercure, Vénus, Terre, Mars

Rangée arrière : Mars, Mercure
Devant : Lune, Pluton, Hauméa

Source: Wikipedia (mercredi 24 novembre 2021)

Drapeau

Comme il n'existe pas de drapeau officiel pour Mercure, j'ai utilisé un fond noir pour symboliser l'espace, dans le coin supérieur droit le soleil su système solaire, avec en dessous un cercle dont l'intérieur est rouge pour symboliser un type planète (rouge pour une planète, gris foncé pour un corps céleste, bleu pour une étoile). Ensuite, en grand le symbole astronomique de la planète.