Mercure

Mercure est la planète la plus proche du Soleil et la plus petite du système solaire. Elle est de type tellurique comme la Terre, et doit son nom au dieu romain Mercure. Elle ne possède aucun satellite naturel. Sa magnitude apparente varie entre -0,4 et 5,5. Mercure est une planète difficile à observer car elle est proche du Soleil et n'est donc observable qu'au lever et au coucher de celui-ci.

Mercure est encore une planète mystérieuse puisque seulement 40 à 45 % de sa surface est connue. À ce jour, seule la sonde spatiale Mariner 10 (1974–1975) a survolé la planète — par 3 fois. À chaque survol, Mercure présentait la même face au Soleil, c'est pourquoi la planète n'a pu être totalement cartographiée par la sonde.

Mercure dans l'Antiquité:

Mercure est connue depuis que les hommes s'intéressent au ciel nocturne ; la première civilisation à en avoir laissé des traces écrites est la civilisation sumérienne (IIIe millénaire av. J.-C.) qui la nommait « Ubu-idim-gud-ud », mais elle était probablement connue depuis bien avant.[réf. nécessaire] Les Sumériens avaient remarqué un point lumineux qui se déplaçait près de l'horizon et qui était le plus facilement observable juste avant le lever et après le coucher du Soleil.

Les premiers écrits d'observations détaillées de Mercure nous viennent des Babyloniens. Les Babyloniens donnaient à cet astre qu'ils associaient au dieu Nebo, le nom de « gu-ad » ou « gu-utu ». Ils sont également les premiers à avoir étudié le mouvement apparent de Mercure, qui est différent de celui des autres planètes.

Les astronomes chinois avaient également remarqué cette planète qu'ils nommaient « Shui xing », tandis que les Égyptiens (qui lui ont donné le nom de « Sabkou ») l'associaient à Djéhouty (connu des Grecs sous le nom de Thot), dieu de la sagesse.

Les Grecs quant à eux lui avaient assigné deux noms : Apollon lorsqu'elle était visible à l'aube et Hermès lorsqu'elle était visible au crépuscule ; bien que Pythagore aurait « démontré » qu'il s'agissait du même astre. L'astronome Héraclite du Pont suggéra même que Mercure et Vénus pouvaient tourner autour du Soleil et non pas autour de la Terre, alors que le modèle du système solaire était encore à l'époque celui du géocentrisme.

C'est des Romains que nous vient le nom de « Mercure », qui correspondait à Hermès pour les Grecs, messager des dieux, et dieu protecteur des commerçants, des médecins et des voleurs. L'association de la planète au dieu Mercure semble provenir du fait que la planète se déplace rapidement dans le ciel, rappelant la célérité de la divinité gréco-romaine. Le symbole astronomique de Mercure est un cercle posé sur une croix et portant un demi-cercle en forme de cornes (Unicode : ☿). C'est une représentation du caducée du dieu Hermès. Mercure laissa également son nom au troisième jour de la semaine, mercredi (« Mercurii dies »).

Comparatif des tailles des planètes telluriques (de gauche à droite) : Mercure, Vénus, la Terre et Mars.

Atmosphère:

L'atmosphère de Mercure est quasi-inexistante ; on n'en décèle que quelques traces. Elle est extrêmement ténue à cause de la chaleur et de la faible gravité de la planète, à tel point que les molécules de gaz de l'atmosphère entrent plus souvent en collision avec la surface de la planète qu'avec d'autres molécules de gaz. Il est d'ailleurs plus approprié de parler de l'exosphère de Mercure que de son « atmosphère ». Dans la plupart des cas, on peut la négliger et considérer Mercure comme privée d'air.

Cette atmosphère est principalement composée de potassium (31 %), de sodium (25 %) et d'oxygène (9,5 %). On y trouve aussi des traces d'argon, de néon, d'hydrogène et d'hélium.

Mariner 10 mit en évidence une ionosphère d'au plus un cent-millième de celle de la Terre.

Le vent solaire et le dégazage du sol expliquent cette « atmosphère » transitoire, d'une très faible pression de 200 nPa.

Les atomes composant l'atmosphère de Mercure sont continuellement libérés dans l'espace, avec une « durée de vie » moyenne (ou de demi-vie) d'un atome de potassium (ou de sodium) d'environ trois heures durant le jour mercurien, et seulement la moitié — soit une heure trente — lorsque la planète est au périhélie, c'est-à-dire au plus proche du Soleil. Ils sont cependant constamment renouvelés par divers mécanismes.

Le sodium et le potassium, ainsi que l'argon et une bonne part du néon proviennent du dégazage résiduel des roches. Alors que l'hydrogène et l'hélium proviennent principalement de la capture des ions du vent solaire par la magnétosphère de Mercure.

Les impacts météoritiques qui éjectent des particules arrachées à la surface de la planète, contribuent aussi à la formation de cette mince atmosphère. Ces météorites apportent elles-mêmes de la matière et pourraient d'ailleurs être la source du potassium et du sodium détectés dans l'atmosphère.

Température et lumière du Soleil

Mercure est une planète très chaude. La température moyenne à la surface est 452 K (179°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 (égales à l'année mercurienne).

Dans l'hémisphère nocturne elle se stabilise vers 90 K (-183°C) à la surface. Mais, elle monte jusqu'à 700 K (427°C) dans l'hémisphère diurne, aux alentours du zénith.

Il est à noter que de par l'inclinaison quasi nulle de son axe de rotation, ses zones polaires ne reçoivent les rayons solaires que rasants. Ce qui doit induire une température d'équilibre en sous-sol bien inférieure à celles des latitudes plus basses. Et induit des températures de surface inférieures à 50 K (-223°C) dans le fond des cratères polaires, où la lumière solaire ne pénètre jamais. De la glace pourrait y être conservée, car à ces températures elle ne se sublime quasiment plus (la pression partielle de vapeur de la glace est quasiment nulle).

Par comparaison, la température sur Terre varie seulement d'environ 11 K (sans tenir compte du climat ou des saisons, uniquement le rayonnement solaire).

Depuis sa surface, le Soleil apparaît quatre fois plus gros que sur Terre, et sa lumière est 9 fois plus intense avec un flux de rayonnement solaire de : 9126,6 W/m2.

Surface

La surface de Mercure est couverte de cratères. La planète ressemble beaucoup en apparence à la Lune, ne présentant a priori aucun signe d'activité interne. Pour les astronomes, ces cratères sont très anciens et racontent l'histoire de la formation du système solaire, lorsque les planétésimaux entraient en collision avec les jeunes planètes pour fusionner avec elles. Par opposition, certaines portions de la surface de Mercure semblent lisses, vierges de tout impact. Il s'agit probablement de coulées de lave recouvrant un sol plus ancien et plus marqué par les impacts. La lave, une fois refroidie, donnerait lieu à une surface lisse, blanchâtre. Ces plaines datent d'un âge plus récent, postérieur à la période de bombardements intenses.

Le plus remarquable de ces cratères (du moins, sur la portion qui a pu être photographiée) est le Bassin Caloris, un impact météoritique d'un diamètre d'environ 1300 km et qui fut formé après la chute d'un astéroïde d'une taille avoisinant les 150 km il y a près de 3,85 milliards d'années. Son nom (« Caloris », chaleur en latin) vient du fait qu'il est situé sur l'un des deux « pôles chauds » de la surface de Mercure qui fait directement face au Soleil lorsque la planète est au plus proche de celui-ci. Les cratères d'un diamètre supérieur à 200 km sont appelés « bassins ». Il s'agit d'une grande dépression circulaire avec des anneaux concentriques. Plus tard, de la lave a certainement coulé dans le cratère et a lissé sa surface. Seule la partie est du bassin a pu être photographiée par la sonde Mariner 10, la partie ouest étant plongée dans l'ombre au moment du survol de Mercure.

De l'autre côté du bassin se trouve une région très accidentée, de la taille de la France et de l'Allemagne réunies, formée de blocs rocheux désordonnés. Les scientifiques pensent que ces fractures sont le résultat du choc qui produisit le Bassin Caloris. Les ondes de choc produites par l'impact météoritique ont déformé la face opposée, soulevant le sol à une hauteur de 800 m à 1000 m et déformant la surface de Mercure, produisant cette région chaotique.

Par ailleurs, les photographies prises par Mariner 10 révèlent la présence d'escarpements lobés dus à une contraction de la planète lors de son refroidissement. Ce refroidissement entraîna une diminution du rayon de la planète d'environ 2 km, produisant des cassures dans la croûte pour former des crêtes et des plis. Ces escarpements traversent les cratères, les montagnes et les vallées et peuvent atteindre une longueur de 500 km. Certaines crêtes atteignent des hauteurs d'environ 4 km. L'ancienneté de ces escarpements montre que la planète n'a pas connu d'activité tectonique depuis son jeune âge.

Les différentes caractéristiques de la surface de Mercure sont :

* Les cratères — voir liste des cratères de Mercure.
* Les Albedos (régions marquées par une réflexion plus forte ou plus faible) — voir liste des albedos de Mercure.
* Les Dorsa (crête) — voir liste des crêtes de Mercure.
* Les Montes (montagnes) — voir liste des monts de Mercure.
* Les Planitiae (plaines) — voir liste des plaines de Mercure.
* Les Rupes (escarpements) — voir liste des escarpements de Mercure.
* Les Valles (vallées) — voir liste des vallées de Mercure.

D'anciennes activités volcaniques

La présence de plaines plus jeunes (les plaines lisses) est la preuve que Mercure a connu dans son passé de l'activité volcanique. L'origine de ces plaines a été mise en évidence à la fin des années 1990 par Mark Robinson et Paul Lucey en étudiant les photographies de Mercure. Le principe était de comparer les surfaces lisses — formées à partir de coulées de laves — avec les autres, non lisses (et plus anciennes). S'il s'agissait bien d'éruptions volcaniques, ces régions devaient être d'une composition différente de celle qu'elles recouvraient, puisque composées de matériaux venant de l'intérieur de la planète.

Les images prises par Mariner 10 ont d'abord été recalibrées à partir d'images prises en laboratoire avant le lancement de la sonde, et d'images prises durant la mission des nuages de Vénus (Vénus présente une texture plutôt uniforme) et de l'espace profond. Robinson et Lucey ont ensuite étudié divers échantillons de la Lune — qui aurait connu une activité volcanique similaire — notamment la réflexion de la lumière afin de faire un parallèle entre la composition et la réflexion de ces matériaux.

À l'aide de techniques avancées de traitement d'images numériques (qui n'étaient pas possibles à l'époque de la mission Mariner 10), ils ont appliqué un code de couleurs aux images afin de différencier les matériaux minéraux sombres des matériaux métalliques. Trois couleurs ont été utilisées : le rouge pour caractériser les minéraux opaques, sombres (plus le rouge est prononcé, moins il y a de minéraux sombres) ; le vert pour caractériser à la fois la concentration d'oxyde de fer (FeO) et l'intensité du bombardement de micrométéorites, également appelé « maturité » (la présence de FeO est moins importante, ou la région est moins mature, sur les portions plus vertes) ; le bleu pour caractériser le rapport UV/lumière visible (l'intensité de bleu augmente avec le rapport). La combinaison des trois images donne des couleurs intermédiaires. Par exemple, une zone en jaune peut représenter une combinaison d'une forte concentration en minéraux opaques (rouge) et une maturité intermédiaire (vert).

Robinson et Lucey ont alors remarqué que les plaines étaient marquées de couleurs différentes par rapport aux cratères et ont pu en déduire que ces plaines étaient de composition différente par rapport aux surfaces plus anciennes (caractérisées par la présence de cratères). Ces plaines ont dû, à l'instar de la Lune, être formées par des coulées de lave. De nouvelles questions se posent alors quant à la nature de ces remontées de roche en fusion : s'agit-il de simples épanchements fluides, ou d'éruptions explosives ? Cependant, toutes les plaines n'ont peut-être pas pour origine des coulées de lave. Il est possible que certaines se soient formées à partir de retombées de poussières et de fragments du sol, éjectés lors de gros impacts météoritiques.

Certaines éruptions volcaniques ont pu se produire suite à de grosses collisions. Dans le cas du Bassin Caloris, le cratère généré par l'impact devait avoir à l'origine une profondeur de 130 km, atteignant probablement le manteau qui a dû entrer partiellement en fusion lors du choc (pression et température très importantes). Le manteau est ensuite remonté lors du réajustement du sol, comblant le cratère.

Ainsi, sachant qu'une partie de la surface de Mercure provient de son intérieur, les scientifiques ont pu en apprendre plus sur la composition interne de la planète.

Composition interne

La planète possède un noyau métallique relativement gros, plus gros que celui de la Terre en proportions. Des recherches récentes suggèrent que ce noyau est liquide. La composition interne de la planète, est de 70% de métaux (principalement dans le noyau) et 30% de silicate (manteau). La masse volumique moyenne est de 5 430 g∙cm-3, ce qui est comparable à la masse volumique terrestre (5 515 g∙cm-3). À partir d'observations depuis la Terre, les astronomes savaient avant même d'envoyer Mariner 10 que Mercure était à peu près aussi dense que la Terre. En revanche, ils ne s'attendaient pas à ce que la croûte de Mercure soit d'une si faible densité, d'après les mesures effectuées par la sonde américaine. Ces résultats indiquent que Mercure possède un énorme noyau métallique occupant 42 % du volume planétaire, avec un rayon de 75 % de celui de la planète. En comparaison, le noyau de la Terre, lui, ne remplit que 17 % de son volume. Ceci implique que Mercure possède — en proportions — une quantité de fer deux fois plus importante que tout autre objet du système solaire. C'est la raison pour laquelle on la surnomme parfois « la planète métallique ».

La raison pour laquelle Mercure possède un noyau si gros est encore inconnue et l'un des objectifs principaux des prochaines missions vers Mercure est d'étudier et comprendre la structure interne de la planète. Une réponse qui pourra nous en apprendre beaucoup sur la formation du système solaire.

Cet énorme noyau est recouvert d'un manteau de silicate d'une épaisseur de 500 à 600 km, puis d'une croûte. L'étude du spectre de la planète montre que la surface semble pauvre en métaux, ce qui intrigue les scientifiques. Sur Terre, le fer est abondant en surface. Cet élément est même présent dans chaque couche de la planète. Mercure a dû connaître un processus différent lors de sa formation.

Du fait de son important noyau ferreux et de son importante densité, Mercure est une planète très massive pour sa petite taille. Par comparaison, Ganymède, un satellite de Jupiter, est légèrement plus grande que Mercure pour une masse deux fois plus petite !

La rotation de Mercure

Alors qu'il étudiait Mercure afin d'en dresser une première carte, Schiaparelli avait remarqué après plusieurs années d'observation que la planète présentait toujours la même face au Soleil, comme la Lune le fait avec la Terre. Il en conclut alors en 1889 que Mercure était synchronisée par effet de marée avec le Soleil et que sa période de rotation équivalait à une année mercurienne, soit 88 jours terrestres. Cette durée était cependant erronée et il fallut attendre les années 1960 avant que les astronomes ne la revoient à la baisse.

En 1962, des observations par radar à effet Doppler ont été effectuées par le radiotélescope d'Arecibo sur Mercure afin d'en apprendre plus sur la planète et de vérifier si la période de rotation était bien égale à la période de révolution. Les températures relevées du côté de la planète censé être toujours exposé à l'ombre étaient trop importantes, ce qui suggéra que cette face sombre était parfois exposée au Soleil. En 1965, les résultats obtenus par Gordon H. Pettengill et Rolf B. Dyce révèlent que la période de rotation de Mercure est en fait de 59 jours terrestres, avec une incertitude de 5 jours. Cette période sera ajustée plus tard, en 1971, à 58,65 jours à ± 0,25 jours grâce à des mesures plus précises — toujours par radar — effectuées par R.M. Goldstein. Trois ans plus tard, La sonde Mariner 10 apportera une meilleure précision, mesurant la période de rotation à 58,646 ± 0,005 jours. Il se trouve que cette période est exactement égale aux 2/3 de la révolution de Mercure autour du Soleil ; ce qu'on appelle une résonance 3:2. En comparaison avec la Terre, Mercure tourne 59 fois moins vite sur elle-même que notre planète. Mercure ne présente donc pas toujours la même face au Soleil. L'erreur de Schiaparelli était due au fait que la période de rotation réelle de Mercure est presque exactement la moitié de la période synodique de Mercure (c'est-à-dire le temps mis par Mercure pour revenir à la même configuration Terre–Mercure–Soleil) par rapport à la Terre.

Pour garder une telle période de rotation en étant aussi proche du soleil, Mercure dispose d'une orbite elliptique inclinée de 3,4° (par rapport à l'équateur solaire), ainsi qu'une forte excentricité — 0,2 — ce qui en fait la planète la plus excentrique après Pluton. La raison pour laquelle les astronomes pensaient que Mercure était verrouillée avec le Soleil est qu'à chaque fois que Mercure était la mieux placée pour être observée, elle se trouvait toujours au même point sur son orbite (en résonance 3:2), présentant ainsi la même face à chaque fois ; ce qui serait aussi le cas si elle était totalement synchronisée avec le Soleil. Cette erreur peut être imputée à la difficulté d'observation de la planète avec les moyens de l'époque.

Il est cependant possible que par le passé, Mercure ait connu une période de rotation beaucoup plus rapide. Certains scientifiques avancent cette période jusqu'à 8 heures. Elle aurait progressivement diminué à cause des forces de marée engendrées par le Soleil sur Mercure. D'après les calculs, ce ralentissement de 8 heures à 58,65 jours se serait déroulé sur une période d'un milliard d'années, ce qui implique également un accroissement de la température intérieure de la planète de 100 K.

En raison de sa résonance 3:2, bien qu'un jour sidéral (la période de rotation) dure environ 58,7 jours terrestres, le jour solaire (durée entre deux retours successifs du Soleil au méridien local) dure 176 jours terrestres, c'est-à-dire deux années mercuriennes. Ce qui fait qu'une journée, ainsi qu'une nuit sur Mercure valent exactement une année chacune, soit 88 jours terrestres (presque un trimestre) !

Il en résulte une journée mercurienne plutôt « étrange » pour un observateur qui serait situé à la surface de Mercure. À certains endroits, celui-ci verra le Soleil se lever deux fois dans une même journée ! Ce phénomène s'explique par la variation de la vitesse orbitale de Mercure. Quatre jours avant le périhélie, la vitesse orbitale de Mercure est exactement égale à sa vitesse de rotation ; le mouvement du Soleil — qui était en train de se lever — semble s'arrêter. Puis au périhélie, la vitesse orbitale de Mercure excède sa vitesse de rotation et le Soleil semble alors avoir un mouvement rétrograde ; il apparaît retourner là d'où il vient, traversant le ciel d'ouest en est, durant environ quatre jours, avant de reprendre un mouvement apparent normal, c'est-à-dire se déplaçant d'est en ouest.

L'orbite de Mercure

Mercure a une orbite très excentrique qui fait varier son rayon de 46 à 70 millions de kilomètres. L'orbite de Mercure connaît une très lente précession du périhélie autour du Soleil. En d'autres termes, son orbite est elle-même en rotation autour du Soleil. Toutes les planètes connaissent une précession, causée par l'influence gravitationnelle des autres corps du système solaire, et celle-ci s'explique par la mécanique newtonienne pour chacune d'elles, sauf Mercure. En effet, Mercure connaît une précession légèrement plus rapide que celle à laquelle on peut s'attendre en appliquant les lois de la mécanique céleste, et se trouve en avance d'environ 43 secondes d'arc par siècle. Plus précisément cet effet anormal a été détecté en premier sur Mercure, il est dû à la Relativité Générale (voir plus loin), il est d'autant plus important que l'on est proche du Soleil.

Les astronomes ont donc, dans un premier temps, pensé à la présence d'un ou plusieurs corps entre le Soleil et l'orbite de Mercure, dont l'interaction gravitationnelle perturberait le mouvement de Mercure. L'astronome français Urbain Le Verrier — qui avait découvert en 1846 la planète Neptune à partir d'anomalies dans l'orbite d'Uranus — se pencha sur le problème et suggéra la présence d'une seconde ceinture d'astéroïdes entre le Soleil et Mercure. Des calculs effectués en prenant compte l'influence gravitationnelle de ces corps devaient alors concorder avec la précession observée.

Le 28 mars 1859, Le Verrier fut contacté par le médecin français Lescarbault à propos d'une tache noire qu'il aurait vu passer devant le Soleil deux jours avant et qui était probablement, d'après lui, une planète intramercurienne. Le Verrier postula alors que cette planète — qu'il nomma Vulcain — était responsable des anomalies du mouvement de Mercure et se mit en tête de la découvrir. À partir des informations de Lescarbault, il conclut que Vulcain tournait autour du Soleil en 19 jours et 7 heures à une distance moyenne de 0,14 ua. Il en déduit également un diamètre d'environ 2000 km et une masse d'un dix-septième de celle de Mercure. Cette masse était cependant bien trop faible pour expliquer les anomalies, mais Vulcain était une bonne candidate au corps le plus gros de cette hypothétique ceinture d'astéroïdes interne à Mercure.

Le Verrier profita alors de l'éclipse de Soleil de 1860 pour mobiliser tous les astronomes français afin de repérer Vulcain, mais personne ne put la trouver. Le Verrier resta cependant confiant après que le professeur Wolf, du Centre de données des taches solaires à Zurich, ait observé sur le Soleil deux douzaines de taches suspectes. La planète fut recherchée pendant des décennies ; certains astronomes attestèrent l'avoir vue passer devant le Soleil, parfois plusieurs dirent l'avoir repéré mais à des endroits différents.

Finalement, la réponse vint en 1916 avec la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein. En appliquant la relativité générale au mouvement de Mercure, on en arrive à la précession mesurée, et il n'y a plus d'anomalies. L'analyse de photographies prises durant une éclipse en 1929 n'apporta aucun signe de la présence de Vulcain. Pourtant en 1970 et 1971, certains chercheurs pensaient avoir trouvé la planète en question, mais il ne s'agissait certainement que de comètes qui sont passées près du Soleil, voire qui sont entrées en collision avec lui. Les multiples taches observées par les astronomes étaient sans doute des astéroïdes proches de la Terre, alors inconnus à l'époque.

Par ailleurs, des recherches ont révélé que l'excentricité de l'orbite de Mercure variait chaotiquement de 0 (orbite circulaire) à une valeur très importante de 0,45 sur plusieurs millions d'années. C'est ce qui pourrait expliquer la résonance 3:2 de la rotation de Mercure (plutôt que 1:1), car on s'attend plutôt à rencontrer cet état pendant une période où l'orbite a une forte excentricité.

L'échelle humaine ne couvre que quelque quatre mille cinq cents ans d'histoire, alors que les courses du système solaire doivent être évaluées sur des périodes qui s'échelonnent sur au moins deux cent millions d'années. En 1989 Jacques Laskar du Bureau des longitudes a démontré que les planètes intérieures du système solaire avaient toutes des courses chaotiques. Cependant Mercure est celle dont le mouvement est le plus chaotique ; elle pourrait même à la limite entrer en collision avec Vénus ou être éjectée du système solaire. En 1994 Laskar[6] est arrivé à la conclusion suivante. Même les planètes extérieures auraient des mouvements chaotiques, seulement pour ces planètes les changements notables ne se feraient que sur des périodes de plusieurs milliards d'années.

Champ magnétique

Révélée par la sonde Mariner 10 lors de sa première approche, en mars 1974, la présence d'un champ magnétique surprit les astronomes qui pensaient jusque là que Mercure était dépourvue de toute magnétosphère. Vingt minutes avant de survoler la planète au plus près, les magnétomètres de Mariner 10 détectèrent l'onde de choc d'étrave produite par la collision de ce champ avec celui du Soleil et le mesurèrent à 1 µT, ce qui représente un peu moins d'un soixantième du champ magnétique terrestre.

La source du champ magnétique, encore incertaine, a été déterminée durant un second passage de Mariner 10 comme étant intrinsèque à Mercure, et non pas provoquée par l'action des vents solaires. Avant la mission Mariner 10, les astronomes ne pensaient pas que Mercure possédât un champ magnétique du fait de sa vitesse de rotation — trop lente pour pouvoir l'engendrer par effet dynamo — et de sa petite taille — qui laissait penser que le noyau de Mercure s'était solidifié depuis longtemps. Il fallut donc admettre que ce noyau est partiellement fondu et connaît des mouvements de convection qui seraient à l'origine de ce champ. Néanmoins, les estimations récentes suggèrent que le noyau de Mercure n'est pas assez chaud pour que le fer–nickel soit présent sous forme liquide. En revanche, il est possible que d'autres matériaux ayant un point de fusion plus bas, comme le soufre, en soient responsables. Il se peut également que le champ magnétique de Mercure soit le reste d'un ancien effet dynamo qui a maintenant cessé, devenu « figé » dans les matériaux magnétiques solidifiés du noyau (la période de rotation ayant pu être beaucoup plus courte par le passé).

Par ailleurs, le champ magnétique de Mercure est une version réduite du champ magnétique terrestre. Norman Ness, qui était alors chargé de l'étude du champ magnétique, put prédire — en supposant d'avance qu'il s'agissait d'une version réduite du champ terrestre — les moments précis où la sonde traverserait l'onde de choc, la magnétopause ainsi que la zone où le champ est maximal. Ces prédictions concordaient avec les mesures relevées par les instruments de Mariner 10. Des expériences menées par la sonde ont montré que, tout comme celle de la Terre, la magnétosphère de Mercure possède une queue séparée en deux par une couche neutre.

Transit de Mercure

Le transit de Mercure se produit lorsque la planète Mercure se situe entre la Terre et le Soleil. La planète est alors visible sous la forme d'un petit point noir traversant le disque solaire. Les transits de Mercure vus depuis la Terre sont beaucoup plus fréquents que ceux de Vénus. Ils ont lieu avec une fréquence d'environ 13 ou 14 par siècle et cela en raison de la proximité de la planète au Soleil Ils peuvent se produire en mai à des intervalles de 13 ou 33 ans, ou en novembre tous les 7, 13 ou 33 ans.

Lors d'un transit de mai, Mercure est proche de l'aphélie et a un diamètre angulaire de 12 secondes d'arc, tandis que lors d'un transit de novembre, la planète est proche du périhélie et a alors un diamètre angulaire de 10 secondes d'arc.

La première observation d'un transit de Mercure date du 7 novembre 1631 par Pierre Gassendi. Celui-ci n'a pas réussi à observer, le mois suivant, le transit de Vénus, car les tables astronomiques imprécises n'indiquaient pas que ce transit n'était pas visible pour une grande partie de l'Europe. Ce transit de Mercure avait été prédit par Johannes Kepler, peu de temps avant sa mort, à partir de ses travaux sur l'orbite elliptique des planètes, avec un écart de seulement 5 heures. Il put ainsi tester la validité de ses lois.

Parfois Mercure ne fait qu'effleurer le Soleil durant un transit. Il est alors possible que le transit soit total dans certaines régions du monde, et seulement partiel dans d'autres ; c'est-à-dire qu'il n'y a pas de second ou quatrième contact - ceux-ci correspondent au moment où le disque de Mercure est entièrement dans le Soleil, tangent « intérieurement » au disque solaire (au début du transit), et à la sortie (fin du transit). De tels transits sont beaucoup plus rares ; le dernier s'est produit le 15 novembre 1999 et le précédent remonte au 28 octobre 743. Le suivant ne se produira que le 11 mai 2391.

Il est également possible que des transits rasant de Mercure soient visibles partiellement depuis certaines régions du monde et invisible à d'autres. De tels évènements se sont produits les 11 mai 1937 et 21 octobre 1342. Le prochain se produira le 13 mai 2608.

Les transits simultanés de Mercure et de Vénus devant le Soleil sont extrêmement rares ; les prochains se produiront en l'an 69163 et en 224508 !

Le transit de Mercure en même temps qu'une éclipse de Soleil est très rare également ; la prochaine éclipse de Soleil se produisant au même moment qu'un transit de Mercure sera le 5 juillet 6757, et sera visible depuis l'est de la Sibérie.

La haute métallicité de Mercure

La proportion en fer de Mercure — proportion plus importante que celle de tout autre objet du système solaire — intrigue toujours les astronomes. La réponse à cette question permettrait certainement d'en apprendre beaucoup sur la nébuleuse solaire primitive et les conditions dans lesquelles le système solaire s'est formé. Trois hypothèses ont été proposées pour expliquer la haute métallicité de Mercure et son noyau gigantesque.

L'une d'entre elles suggère que 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. 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 croûte et de son manteau, ne laissant derrière que le noyau (métallique) et un mince manteau. Une hypothèse similaire a été proposée pour expliquer la formation de la Lune.

Une seconde hypothèse propose que le taux d'éléments lourds, comme le fer, présents dans la nébuleuse solaire était plus important au voisinage du Soleil, voire 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.

Alternativement, Mercure aurait pu s'être formée très tôt dans l'histoire, 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 proto-étoile se contractait, la température aux alentours de Mercure augmentait et aurait pu atteindre 2500–3500 K, voire 10 000 K. À de telles températures, 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. Une hypothèse similaire propose que les couches extérieures de Mercure aient été érodées par les vents solaires, durant une plus longue période.

De la glace sur Mercure

Des observations radar faites en 1991 à partir du radiotélescope d'Arecibo et de l'antenne de Goldstones indiquent la présence de glace d'eau aux pôles Nord et Sud de Mercure. Celle-ci 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. Une vingtaine d'anomalies de ce type ont été observées.

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. La corrélation est cependant impossible à faire pour le pôle Nord, puisque non cartographié. On pense que de la glace repose au fond de ces cratères.

La présence de glace sur Mercure peut surprendre ; les températures régnant à la surface de la planète peuvent atteindre 430°C, notamment aux « pôles chauds » — régions les plus exposées au Soleil, lorsque Mercure est au plus proche de celui-ci. Cependant, certains cratères présents aux pôles peuvent ne jamais être exposés aux rayons du Soleil, et donc plongés dans une obscurité permanente. Des études ont montré que la température au niveau de ces cratères n'excède pas 102 K. Certaines surfaces plates, même au niveau des pôles toujours, seraient soumises à des températures inférieures à 167 K. Exposée à de telles conditions, l'eau peut rester sous forme de glace.

Deux sources probables de glace sont envisagées : le bombardement météoritique et le dégazage du sol. 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.

L'hypothétique lune de Mercure

Le 27 mars 1974, alors que Mariner 10 s'apprêtait à effectuer, deux jours après, son premier survol de la planète, des anomalies dans les UV extrêmes ont été enregistrées par un des instruments de la sonde, caractérisant un objet « qui n'était pas censé se trouver là ». Puis, elles ont disparu le jour suivant pour apparaître de nouveau trois jours après. Les astronomes ont d'abord pensé à une étoile, mais l'objet avait été vu dans deux directions différentes et les longueurs d'onde de ces UV laissaient penser qu'il s'agissait d'un objet beaucoup plus proche. C'est alors qu'on a cru à la découverte d'un satellite naturel autour de Mercure, d'autant plus que l'objet se déplaçait à une vitesse de 4 km/s, ce qui était plutôt cohérent avec la vitesse d'un satellite ou d'une lune. Mariner 10 devait alors étudier plus en détails ce corps qui s'avéra finalement être une étoile chaude, 31 Cratéris, dont les rayons UV n'avaient pas été entièrement absorbés par le milieu interstellaire comme on le pensait. Ceux-ci provenaient de la nébuleuse de Gum, s'étendant sur 140° du ciel nocturne et émis à 54 nm.

Histoire géologique

L'évolution géologique de Mercure peut être divisée en cinq grandes périodes ou époques.

La première s'étend du tout début de l'histoire du système solaire à la période de bombardements intenses. La nébuleuse solaire primitive s'est condensée et a commencé à former de la matière solide ; d'abord de petite masse qui à force de s'accumuler (processus d'accrétion) a produit des corps de plus en plus gros, ayant une force d'attraction de plus en plus importante, jusqu'à former la principale masse de Mercure. La nature homogène ou hétérogène de cette accumulation de matière reste encore inconnue : on ne sait pas si Mercure s'est formée à partir d'un mélange de fer et de silicate qui se sont ensuite dissocié pour former séparément un noyau métallique et un manteau de silicate, ou si le noyau s'est formé en premier, à partir de métaux, puis le manteau et la croûte ne sont venus qu'après, lorsque les éléments lourds comme le fer sont devenus moins abondants aux environs de Mercure.

Il y a peu de chance pour que Mercure ait possédé une atmosphère initiale (juste après l'accumulation de matière), ou alors elle s'est évaporée très tôt avant l'apparition des plus anciens cratères. Si Mercure avait eu une atmosphère, on aurait pu remarquer une érosion des cratères par les vents, comme sur Mars.

La seconde période est caractérisée par un fort bombardement météoritique par des corps relativement gros (des résidus du processus d'accrétion), couvrant la surface de Mercure par des cratères et des bassins (cratères larges de plus de 200 km de diamètre), et se termine à la formation du bassin Caloris. Il n'est pas certain que cette période soit la phase terminale de l'accrétion de Mercure ; il est possible qu'il ne s'agisse que d'un second épisode de bombardement indépendant de cette accumulation. Les escarpements présents majoritairement dans les régions « inter-cratères » (qui sont des surfaces plus anciennes que les cratères) et qui traversent parfois certains des plus vieux cratères, montrent que le refroidissement du noyau et la contraction de la planète se sont produits entre la fin de la première période et le début de la seconde.

La formation du bassin Caloris marque la séparation entre la seconde et la troisième période. L'impact météoritique a donné lieu à de fortes transformations de la surface de Mercure : la création de l'anneau montagneux Caloris Montes autour du cratère produit par l'impact et les déformations chaotiques de l'autre côté de la planète. Cet évènement s'est produit il y a environ 3,8 milliards d'années.

La quatrième époque géologique de Mercure débute après la collision donnant lieu au bassin Caloris et couvre la période de volcanisme qui s'ensuivit. Des coulées de lave ont formé une partie des grandes plaines lisses, grossièrement similaires aux maria lunaires. Cependant, les plaines lisses recouvrant le bassin Caloris (Suisei, Odin, et Tir Planitia) auraient été formées par des éjectas lors de l'impact Caloris. On estime que cette période s'est déroulée il y a entre 4 et 3 milliards d'années.

La dernière époque s'étend d'il y a 3 milliards d'années à aujourd'hui. Hormis de petits impacts météoritiques, peu d'évènements se sont produit sur Mercure durant cette période.

Il existe une autre chronologie semblable, découpée en cinq époques également : Pré-Tolstoïen (de la formation au refroidissement du noyau — il y a 4,5 à 3,97 milliards d'années), Tolstoïen (formation du bassin Tolstoj et des plaines lisses par coulées de lave — 3,97 à 3,77 milliards d'années), Calorien (impact du bassin Caloris et fin du bombardement intense — 3,77 à 3,5 milliards d'années), Mansurien (3,5 à 1 milliards d'années) et Kuiperien (depuis 1 milliard d'années à aujourd'hui). Ici, la période de volcanisme qui produisit une partie des plaines lisses est placée avant l'impact Caloris.

Liste des cratères de Mercure

A
Abu Nuwas Abu Nuwas
Africanus Horton Africanus Horton
Ahmad Baba Ahmad Baba al Massufi
Al-Akhtal Al-Akhtal
Alencar José Martiniano de Alencar
Al-Hamadhani Badi' al-Zaman al-Hamadhani
Al-Jahiz Al-Jahiz
Amru Al-Qays Imru Al-Qays Ibn Hujr
Andal ?
Aristoxenus Aristoxène
Aśvaghosa Aśvaghosa

B
Bach Johann Sebastian Bach
Balagtas Francisco Balagtas
Balzac Honoré de Balzac
Barma Postnik Yakovlev
Bartok Béla Bartók
Basho Basho Matsuo
Beethoven Ludwig van Beethoven
Bello Andrés Bello
Bernini Gian Lorenzo Bernini
Boccaccio Giovanni Boccaccio
Boethius Boèce
Botticelli Sandro Botticelli
Brahms Johannes Brahms
Bramante Bramante
Brontë La famille Brontë
Bruegel Pieter Bruegel l'Ancien
Brunelleschi (cratère) Filippo Brunelleschi
Byron George Gordon Byron

C
Callicrates Callicratès
Camoes Luís de Camões
Carducci Giosuè Carducci
Cervantes Miguel de Cervantes
Chaikovskij Piotr Ilitch Tchaïkovski
Chao Meng-Fu Zhao Mengfu
Chekov Anton Tchekhov
Chiang K'ui Jiang Kui
Chong Ch'ol Chong Ch'ol
Chopin Frédéric Chopin
Chu Ta Zhu Da
Coleridge Samuel Taylor Coleridge
Copley John Singleton Copley
Couperin La famille Couperin

D
Dario Rubén Darío
Degas Edgar Degas
Delacroix Eugène Delacroix
Derzhavin Gavril Romanovich Derzhavin
Desprez Josquin des Prés
Dickens Charles Dickens
Donne John Donne
Dostoevskij Fedor Dostoïevski
Dowland John Dowland
Durer Albrecht Dürer
Dvorak Antonín Dvořák

E
Echegaray José Echegaray
Eitoku Kanô Eitoku
Equiano Olaudah Equiano

F
Fet Afanasy Afanasyevich Fet
Fidia Fidia
Filosseno Filosseno
Futabatei Futabatei Shimei

G
Gauguin Paul Gauguin
Ghiberti Lorenzo Ghiberti
Giotto Giotto di Bondone
Gluck Christoph Willibald Gluck
Goethe Johann Wolfgang von Goethe
Goya Francisco Goya
Guido d'Arezzo Guido d'Arezzo

H
Handel Georg Friedrich Haendel
Harunobu Suzuki Harunobu
Hawthorne Nathaniel Hawthorne
Haydn Franz Joseph Haydn
Heine Heinrich Heine
Hésiod Hésiode
Hiroshige Hiroshige
Hitomaro Kakinomoto no Hitomaro
Holbein Hans Holbein le Jeune
Holberg Ludvig Holberg
Homer Homère
Horace Horace
Hugo Victor Hugo
Hun Kal « 20 » en maya

I
Ibsen Henrik Ibsen
Ictinus Ictinos
Imhotep Imhotep
Ives Charles Ives

J
Jokai Mór Jókai
Judah Ha-Levi Juda Halevi

K
Kalidasa Kalidas
Keats John Keats
Kenko Kenko Yashida
Khansa Al Khansa
Kuan Han-ch'ing Guan Hanqing
Kuiper Gerard Kuiper
Kurosawa ?

L
Leopardi Giacomo Leopardi
Lermontov Mikhaïl Lermontov
Liang K'ai Liang Kai
Li Ch'ing-Chao Li Qingzhao
Li Po Li Bai
Lu Hsun Lu Xun
Lysippus Lysippe

M
Ma Chih-Yuan Ma Zhiyuan
Machaut Guillaume de Machaut
Mahler Gustav Mahler
Mansart Jules Hardouin-Mansart
Mansur Ustad Mansur
March Ausiàs March
Mark Twain Mark Twain
Marti José Martí
Martial Martial
Matisse Henri Matisse
Melville Herman Melville
Mena Juan de Mena
Mendes Pinto Fernão Mendes Pinto
Michelangelo Michelangelo Buonarroti
Mickiewicz Adam Mickiewicz
Milton John Milton
Mistral Gabriela Mistral
Mofolo Thomas Mofolo
Molière Molière
Monet Claude Monet
Monteverdi Claudio Monteverdi
Mozart Wolfgang Amadeus Mozart
Murasaki Murasaki Shikibu
Mussorgskij Modeste Moussorgski
Myron Myron

N
Nampeyo Nampeyo
Nervo Amado Nervo
Neumann Johann Balthasar Neumann
Nizami Elyas Yusof Nezami Ganjavi

O
Ovid Ovide

P
Petrarch Pétrarque
Phidias Phidias
Philoxenus Philoxenus
Pigalle Jean-Baptiste Pigalle
Po Chu-I Bai Juyi
Po Ya Yu Boya
Polygnotus Polygnote
Praxiteles Praxitèle
Proust Marcel Proust
Puccini Giacomo Puccini
Purcell Henry Purcell
Pushkin Alexandre Pouchkine

R
Rabelais François Rabelais
Rajnis Janis Rainis
Rameau Jean-Philippe Rameau
Raphael Raffaello Santi
Renoir Pierre-Auguste Renoir
Repin Ilya Yefimovich Repin
Riemenschneider Tilman Riemenschneider
Rilke Rainer Maria Rilke
Rodin Auguste Rodin
Rubens Rubens
Rublev Andrei Roublev
Rudaki Rudaki

S
Sadi Saadi
Saikaku Ihara Saikaku
Sarmiento Domingo Faustino Sarmiento
Sayat-Nova Sayat-Nova
Scarlatti Domenico Scarlatti, Alessandro Scarlatti
Schoenberg Arnold Schönberg
Schubert Franz Schubert
Scopas Scopas
Sei Sei Shonagon
Shakespeare William Shakespeare
Shelley Percy Bysshe Shelley
Shevchenko Tarass Chevtchenko
Sholem Aleichem Sholom Aleichem
Sibelius Jean Sibelius
Simonides Simonide
Sinan Sinan
Smetana Bedřich Smetana
Snorri Snorri Sturluson
Sophocles Sophocle
Sor Juana Sor Juana Inés de la Cruz
Sotatsu Sotatsu Tawaraya
Spitteler Carl Spitteler
Stravinsky Igor Stravinski
Strindberg August Strindberg
Sullivan Louis Sullivan
Sur Das Surdas
Surikov Vassily Sourikov

T
Takayoshi Takayoshi
Tansen Tansen
Thakur Rabîndranâth Tagore
Theophanes Théophane
Tintoretto Le Tintoret
Titian Titien
Tolstoj Léon Tolstoï
Ts'ai Wen-chi Cài Wénjī
Ts'ao Chan Cao Xueqin
Tsurayuki Tsurayuki Kino
Tung Yuan Dŏng Yuán
Turgenev Ivan Tourgueniev
Tyagaraja Tyagaraja

U
Unkei Unkei
Ustad Isa Ustad Isa

V
Valmiki Valmiki
Van Dijck Antoine Van Dyck
Van Eyck Jan van Eyck
Van Gogh Vincent Van Gogh
Velazquez Diego Vélasquez
Verdi Giuseppe Verdi
Vincente Gil Vicente
Vivaldi Antonio Vivaldi
Vlaminck Maurice de Vlaminck
Vyasa Vyasa

W
Wagner Richard Wagner
Wang Meng Wang Meng (peintre)
Wergeland Henrik Wergeland
Whitman Walt Whitman
Wren Christopher Wren

Y
Yeats William Butler Yeats
Yun Son-Do Yun Sondo

Z
Zeami Zeami Motokiyo
Zola Émile Zola

Albedos

Les régions géographique de Mercure se distinguant par un albédo élevé ou faible sont appelés albedos. Le nom d'albédo est aussi le nom secondaire attribué aux quadrangles de Mercure.

Albedo Commentaire
Apollonia Nom d'albédo pour le quadrangle H-5
Aurora Nom d'albédo pour le quadrangle Victoria (H-2)
Australia Nom d'albédo pour le quadrangle Bach (H-15)
Borea Nom d'albédo pour le quadrangle Borealis (H-1)
Caduceata Nom d'albédo pour le quadrangle Shakespeare (H-3)
Cyllene Nom d'albédo pour le quadrangle H-14
Heliocaminus
Hesperis
Liguria Nom d'albédo pour le quadrangle H-4
Pentas
Phaethontias Nom d'albédo pour le quadrangle Tolstoj
Pieria Nom d'albédo pour le quadrangle H-10
Pleias Gallia
Sinus Argiphontae
Solitudo Admetei
Solitudo Alarum
Solitudo Aphrodites
Solitudo Atlantis
Solitudo Criophori Nom d'albédo pour le quadrangle H-9
Solitudo Helii
Solitudo Hermae Trismegisti Nom d'albédo pour le quadrangle Discovery (H-11)
Solitudo Horarum
Solitudo Iovis
Solitudo Lycaonis Nom d'albédo pour le quadrangle Beethoven (H-7)
Solitudo Maiae
Solitudo Martis
Solitudo Neptuni
Solitudo Persephones Nom d'albédo pour le quadrangle H-13
Solitudo Phoenicis
Solitudo Promethei Nom d'albédo pour le quadrangle Michelangelo (H-12)
Tricrena Nom d'albédo pour le quadrangle Kuiper (H-6)

Crêtes

Les crêtes de Mercure sont appelées dorsa et portent le nom d'un astronome ayant étudié la planète.
Crête Nommée en l'honneur de
Antoniadi Dorsum Eugène Antoniadi
Schiaparelli Dorsum Giovanni Schiaparelli

Escarpements

Les escarpements de Mercure sont appelées rupes et portent le nom du navire d'un explorateur.
Escarpement Nommé d'après
Adventure Rupes Navire britannique de James Cook, second voyage dans le Pacifique.
Astrolabe Rupes Navire français de Jules Dumont d'Urville, exploration de l'Antarctique.
Discovery Rupes Navire britannique de James Cook, dernier voyage dans le Pacifique.
Endeavour Rupes Navire britannique de James Cook, exploration de Tahiti, Nouvelle-Zélande et Australie.
Fram Rupes Navire norvégien de Fridtjof Nansen, Otto Sverdrup et Roald Amundsen, exploration de l'Arctique et de l'Antarctique.
Gjöa Rupes Navire norvégien de Roald Amundsen, premier le passage Nord-Ouest.
Heemskerck Rupes Navire néerlandais d'Abel Tasman, exploration de l'Australie et de la Nouvelle-Zélande.
Hero Rupes Navire americain de Nathaniel Palmer, exploration de la côte Antarctique.
Mirni Rupes Navire russe de Fabian von Bellingshausen, exploration de l'Antarctique.
Pourquoi-Pas Rupes Navire français de Jean-Baptiste Charcot, exploration de l'Arctique.
Resolution Rupes Navire britannique de James Cook, seconde expédition dans le Pacifique.
Santa María Rupes Caravelle de Christophe Colomb, découverte de l'Amérique.
Victoria Rupes Navire espagnol de Ferdinand Magellan, premier voyage autour du monde.
Vostok Rupes Navire russe de Fabian von Bellingshausen, exploration de l'Antarctique.
Zarya Rupes Schooner à voile et à moteur russe, étude du champ magnétique terrestre.
Zeehaen Rupes Navire néerlandais d'Abel Tasman, exploration de l'Australie et de la Nouvelle-Zélande.

Monts

Les monts de Mercure sont appelées montes.
Mont Signification
Caloris Montes Signifie « Montagnes chaude ».

Plaines

Les plaines de Mercure sont appelées planitiae et portent un nom associé à la mythologie et à Mercure.
Plaine Nommée d'après
Borealis Planitia Signifie « Plaine du Nord ».
Budh Planitia Mercure en hindî.
Caloris Planitia Signifie « Plaine chaude ».
Odin Planitia Dieu nordique Odin.
Sobkou Planitia Messager des dieux.
Suisei Planitia Suisei, le messager des dieux japonais.
Tir Planitia Mercure en Vieux norrois.

Vallées

Les vallées de Mercure sont appelées valles et portent le nom d'un radiotélescope.
Vallée Nommée d'après
Arecibo Vallis Radiotélescope d'Arecibo, à Puerto Rico.
Goldstone Vallis Radiotélescope de Goldstone, en Californie.
Haystack Vallis Radiotélescope de Haystack, dans le Massachusetts.
Simeiz Vallis Radiotélescope de Simeiz, en Ukraine.