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 était encore une planète mystérieuse puisque seulement 40-45 % de sa surface était connue. 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. Son diamètre représente environ 40 % de celui de la Terre, et sa masse correspond à environ 6 % de la masse terrestre. À peine plus grosse que la Lune (4 878 km de diamètre contre 3 476 km), Mercure a une densité comparable à celle de la Terre (5,44 contre 5,52).

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 (IIIè millénaire av. J.-C.) qui la nommait "Ubu-idim-gud-ud." Les premiers écrits d'observations détaillées de Mercure nous viennent des Babyloniens.

ATMOSPHÈRE

L'atmosphère de Mercure est quasi-inexistante ; on n'en décèle que quelques traces. Elle est extrêmement mince 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 %). 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 (d'argon et de néon) permettent de mesurer une très faible pression de 2×10^-9 mbars.
Les atomes composant l'atmosphère de Mercure sont continuellement libérés dans l'espace, avec une "durée de vie" moyenne 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. Les particules chargées du vent solaire sont l'une des sources probables de ce renouvellement. La magnétosphère, bien que faible, permet de capturer des atomes et de les envoyer vers la surface de Mercure et de participer à ce recyclage.
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. Il existe d'autres mécanismes encore, comme l'évaporation de la glace ou le dégazage.

TEMPÉRATURE ET LUMIÈRE DU SOLEIL : Mercure est une planète très chaude. La température moyenne à la surface est 452 K (179°C), mais elle peut varier de 90 K (-183°C), pour les portions à l'ombre, à 700 K (427°C) pour les régions exposées au rayonnement solaire. 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 8,9 fois plus intense avec un flux de rayonnement solaire de 9126,6 W/m².

SURFACE : Cette image prise par Mariner 10 montre la faille Antoniadi à la surface de Mercure. Longue de 450 km, elle coupe en deux un cratère de 80 km de diamètre.

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. 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.

COMPOSITION INTERNE : La planète possède un noyau métallique relativement gros, plus gros que celui de la Terre en proportions. La composition interne est de 70 % de métaux (principalement dans le noyau) et 30 % de silicate (manteau). La densité moyenne est de 5,430 g/cm³, ce qui est comparable à la densité terrestre (5,515 g/cm³). 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 !

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. Avant la mission Mariner 10, les astronomes ne pensaient pas que Mercure possédaît 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.

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.

LA ROTATION DE MERCURE : 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. 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.
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.

L'ÉTRANGE ROTATION DE MERCURE DÉCRYPTÉE Mercure se distingue des autres planètes du Système solaire par sa rotation singulière. Une nouvelle étude se penche sur l'origine de cette anomalie. Mercure fait 2 tours sur elle-même dans le même temps qu'elle boucle trois révolutions autour du Soleil. Jusqu'à présent, cette "résonance 2/3" était expliquée par une rotation originelle prograde (d'ouest en est). Des interactions gravitationnelles l'auraient ensuite ralentie. Mais la distribution inégale des cratères entre les deux faces de Mercure, établie grâce à la sonde Messenger, permet aujourd'hui une autre hypothèse. À un moment de son histoire, Mercure a eu une rotation synchrone (c'est-à-dire de même durée que sa période de révolution), de sorte qu'elle présentait toujours le même hémisphère au Soleil. Or, des simulations montrent que la rotation de Mercure avait davantage de chances (68 %) de devenir synchrone si, à l'origine, elle était rétrograde (d'est en ouest). L'un des impacts qui a creusé ses larges bassins aurait ensuite piégée la planète dans la résonance 2/3 actuelle. CIEL & ESPACE > Février > 2012 ASTRONOMIE -> SYSTÈME SOLAIRE -> PLANÉTOLOGIE

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.

DE LA GLACE SUR MERCURE : 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 envisagée : 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.

Trente trois ans après la dernière visite d'un engin spatial, Messenger vient de survoler, pour la première fois, la face cachée de cette mystérieuse planète.

Pendant trois heures, la sonde de la Nasa a survolé, à un peu moins de 200 kilomètres d'altitude, la surface brûlante et criblée de cratères de cette planète rocheuse, la plus petite de notre système solaire et la plus proche du Soleil (à seulement 58 millions de kilomètres contre 150 millions pour la Terre). En 1974 et en 1975, la sonde américaine Mariner 10 avait croisé dans ses parages à trois reprises. Mais, manque de chance, Mercure avait présenté à chaque fois la même face au Soleil. Du coup, Mariner 10 n'a pu photographié que 45% de sa surface : le reste, c'est-à-dire la majeure partie, n'a encore jamais été observé en direct. Messenger repassera à proximité de Mercure en Octobre 2008 et Septembre 2009, puis se mettra enfin en orbite en mars 2011.

Rabougrie et ridée comme une vieille pomme : ainsi apparait la planète Mercure sur les images de Messenger.

La sonde américaine, qui survole depuis 2011 la planète la plus légère du système solaire, a permis aux géologues du Carnegie Institution de Washington d'en analyser les reliefs. Résultat : près de 6000 crêtes et escarpements attestent que Mercure se contracte. Elle aurait perdu, en quatre milliards d'années d'existence, 44 km de tour de taille, soit 14 km de diamètre (sur 4800 km). Les planétologues soupçonnaient déjà que l'ampleur de ce rétrécissement était plus importante que ce que les rares images ramenées par la sonde Mariner 10 dans les années 1970 laissaient supposer. C'est désormais une certitude. Il faut dire que l'intérieur de Mercure est très particulier : son cœur métallique occupe 75 à 80 % de son diamètre, contre 50 % chez les autres planètes. Au fur et à mesure qu'elle perd de sa chaleur interne, le métal se contracte et la surface s'affaisse, formant les escarpements observés.
Et la Terre ? Elle rétrécit elle aussi, quoique plus faiblement. Mais le fait que la croûte terrestre se recycle régulièrement (contrairement à celle de Mercure, constituée d'un bloc de roche continu) empêche de savoir de combien exactement.