Mercure incroyable. Théories de l'origine du voisin céleste

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-16 16:04

Fin octobre, la mission BepiColombo de l'Agence spatiale européenne s'est dirigée vers Mercure, la planète la moins explorée du système solaire. La structure anormale de cet astre a donné lieu à de nombreuses hypothèses sur l'origine. Des glaciers cachés dans des cratères laissent espérer la découverte de traces de vie. Quels mystères de Mercure les scientifiques espèrent-ils découvrir ?

Planète oubliée

Lorsque le premier vaisseau spatial Mariner 10 envoyé à Mercure a transmis des images à la Terre en 1975, les scientifiques ont vu la surface « lunaire » familière, parsemée de cratères. Pour cette raison, l'intérêt pour la planète s'est éteint pendant longtemps.

L'astronomie terrestre ne favorise pas non plus Mercure. En raison de la proximité du Soleil, il est difficile d'examiner les détails de la surface. Le télescope orbital Hubble ne doit pas être dirigé vers lui - la lumière du soleil peut endommager l'optique.

Contourné par Mercure et observation directe. Seules deux sondes lui ont été lancées, vers Mars - plusieurs dizaines. La dernière expédition s'est terminée en 2015 avec la chute de la sonde Messenger à la surface de la planète après deux ans de travail sur son orbite.

Par des manœuvres - vers Mercure

Il n'y a aucune technologie sur Terre pour envoyer un appareil directement sur cette planète - il tombera inévitablement dans un entonnoir gravitationnel créé par la force gravitationnelle du Soleil. Pour éviter cela, vous devez corriger la trajectoire et ralentir en raison de manœuvres gravitationnelles - à l'approche des planètes. Pour cette raison, le voyage vers Mercure prend plusieurs années. A titre de comparaison: vers Mars - plusieurs mois.

La mission Bepi Colombo effectuera la première assistance gravitationnelle près de la Terre en avril 2020. Puis - deux manœuvres près de Vénus et six à Mercure. Sept ans plus tard, en décembre 2025, la sonde prendra sa position calculée sur l'orbite de la planète, où elle fonctionnera pendant environ un an.

"Bepi Colombo" se compose de deux appareils développés par des scientifiques européens et japonais. Ils emportent avec eux une variété d'équipements pour étudier la planète à distance. Trois spectromètres ont été créés à l'Institut de recherche spatiale de l'Académie des sciences de Russie - MGNS, PHEBUS et MSASI. Ils obtiendront des données sur la composition de la surface de la planète, son enveloppe gazeuse et l'existence de l'ionosphère.

Une goutte de fer à l'intérieur

Mercure a été étudié pendant des siècles et même avant l'avènement de l'astronomie moderne, ses paramètres étaient calculés de manière assez précise. Cependant, il n'a pas été possible d'expliquer le mouvement anormal de la planète autour du Soleil du point de vue de la mécanique classique. Ce n'est qu'au début du 20e siècle que cela a été fait à l'aide de la théorie de la relativité, en tenant compte de la distorsion de l'espace-temps près de l'étoile.

Le mouvement de Mercure a servi de preuve à l'hypothèse de l'expansion du système solaire due au fait que l'étoile perd de la matière. Ceci est démontré par l'analyse des données de la mission Messenger.

Le fait que Mercure soit différent de la Lune, les astronomes le soupçonnaient même après le passage de "Mariner 10" devant elle. En étudiant la déviation de la trajectoire de l'appareil dans le champ gravitationnel de la planète, les scientifiques ont conclu à sa forte densité. Le champ magnétique perceptible était également embarrassant. Mars et Vénus ne l'ont pas.

Ces faits indiquaient qu'il y avait beaucoup de fer à l'intérieur de Mercure, probablement liquide. Les photographies de la surface, au contraire, parlaient de certaines substances légères comme les silicates. Il n'y a pas d'oxydes de fer comme sur Terre.

La question s'est posée: pourquoi le noyau métallique d'une petite planète, qui rappelle davantage le satellite de quelqu'un, ne s'est-il pas solidifié en quatre milliards d'années ?

L'analyse des données de Messenger a montré qu'il y a une augmentation de la teneur en soufre à la surface de Mercure. Peut-être que cet élément est présent dans le noyau et ne lui permet pas de se solidifier. On suppose que le liquide n'est que la couche externe du noyau, à environ 90 kilomètres, mais à l'intérieur il est solide. Elle est séparée de la croûte mercurienne par quatre cents kilomètres de minéraux silicatés, qui forment un manteau cristallin solide.

L'ensemble du noyau de fer occupe 83 % du rayon de la planète. Les scientifiques s'accordent à dire que c'est la raison de la résonance orbitale de spin 3: 2 qui n'a pas d'analogue dans le système solaire - en deux révolutions autour du soleil, la planète tourne trois fois autour de son axe.

D'où vient la glace ?

Mercure est activement bombardé par des météorites. En l'absence d'atmosphère, de vents et de pluies, le relief reste intact. Le plus grand cratère - Caloris - avec un diamètre de 1300 kilomètres s'est formé il y a environ trois milliards et demi d'années et est encore clairement visible.

Le coup qui a formé Caloris était si puissant qu'il a laissé des traces de l'autre côté de la planète. Le magma en fusion a inondé de vastes zones.

Malgré les cratères, le paysage de la planète est assez plat. Il est formé principalement par des éruptions de laves, ce qui témoigne de la jeunesse géologique turbulente de Mercure. La lave forme une fine croûte de silicate, qui éclate en raison du dessèchement de la planète, et des fissures apparaissent à la surface sur des centaines de kilomètres de long - des escarpements.

L'inclinaison de l'axe de rotation de la planète est telle que l'intérieur des cratères de la région polaire nord n'est jamais illuminé par le soleil. Sur les images, ces zones semblent inhabituellement lumineuses, ce qui donne aux scientifiques des raisons de soupçonner la présence de glace.

Si c'est de la glace d'eau, alors les comètes pourraient la transporter. Il existe une version selon laquelle il s'agit d'eau primaire, qui est restée depuis l'époque de la formation des planètes à partir du proto-nuage du système solaire. Mais pourquoi ne s'est-il pas encore évaporé ?

Les scientifiques sont toujours enclins à la version selon laquelle la glace est associée à l'évaporation des entrailles de la planète. La couche de régolithe sur le dessus empêche le séchage rapide (sublimation) de la glace.

Nuages de sodium

Si Mercure avait autrefois une atmosphère à part entière, alors le Soleil l'a tuée il y a longtemps. Sans elle, la planète est soumise à de brusques changements de température: de moins 190 degrés Celsius à plus 430 degrés Celsius.

Mercure est entouré d'une enveloppe de gaz très raréfié - une exosphère d'éléments éliminés de la surface par des averses solaires et des météorites. Ce sont des atomes d'hélium, d'oxygène, d'hydrogène, d'aluminium, de magnésium, de fer, d'éléments légers.

Les atomes de sodium forment de temps en temps des nuages dans l'exosphère, vivant plusieurs jours. Les impacts de météorites ne peuvent expliquer leur nature. Des nuages de sodium seraient alors observés avec une probabilité égale sur toute la surface, mais ce n'est pas le cas.

Par exemple, le pic de concentration de sodium a été trouvé en juillet 2008 avec le télescope THEMIS aux îles Canaries. Des émissions se sont produites aux latitudes moyennes uniquement dans les hémisphères sud et nord.

Selon une version, les atomes de sodium sont éjectés de la surface par un vent de protons. Il est possible qu'il s'accumule du côté nuit de la planète, créant une sorte de réservoir. A l'aube, le sodium est libéré et monte.

Coup, un autre coup

Il existe des dizaines d'hypothèses sur l'origine de Mercure. Il n'est pas encore possible de réduire leur nombre faute d'informations. Selon une version, le proto-Mercure, qui au début de son existence était deux fois plus grand que la planète actuelle, est entré en collision avec un corps plus petit. Des simulations informatiques montrent qu'un noyau de fer pourrait s'être formé à la suite de l'impact. La catastrophe a entraîné la libération d'énergie thermique, le détachement du manteau de la planète, l'évaporation d'éléments volatils et légers. Alternativement, dans une collision, le proto-Mercure pourrait être un petit corps, et un grand était le proto-Vénus.

Selon une autre hypothèse, le Soleil était initialement si chaud qu'il a vaporisé le manteau du jeune Mercure, ne laissant qu'un noyau de fer.

La plus confirmée est l'hypothèse selon laquelle le proto-nuage de gaz et de poussières, dans lequel ont mûri les rudiments des planètes du système solaire, s'est avéré hétérogène. Pour des raisons inconnues, la partie de la substance proche du Soleil s'est enrichie en fer et c'est ainsi que Mercure s'est formé. Un mécanisme similaire est indiqué par des informations sur les exoplanètes du type "super-terre".

Les deux satellites Bepi Colombo sont en orbite. Les Terriens n'ont pas encore la technologie pour livrer un rover à Mercure et atterrir à sa surface. Néanmoins, les scientifiques sont convaincus que la mission fera la lumière sur de nombreux mystères de la planète et sur l'évolution du système solaire.