Données astronomiques de base
Le mercure est une planète extrême à plusieurs égards. En raison de sa proximité avec le Soleil - sa distance orbitale moyenne est de 58 millions de kilomètres (36 millions de miles) - il a l'année la plus courte (une période de révolution de 88 jours) et reçoit le rayonnement solaire le plus intense de toutes les planètes. Avec un rayon d'environ 2 440 km (1 516 miles), Mercure est la plus petite planète majeure, plus petite que la plus grande lune de Jupiter, Ganymède, ou la plus grande lune de Saturne, Titan. De plus, Mercure est exceptionnellement dense. Bien que sa densité moyenne soit à peu près celle de la Terre, elle a moins de masse et est donc moins comprimée par sa propre gravité; lorsqu'elle est corrigée pour l'auto-compression, la densité de Mercure est la plus élevée de toutes les planètes. Près des deux tiers de la masse de Mercure est contenue dans son noyau en grande partie de fer, qui s'étend du centre de la planète à un rayon d'environ 2100 km (1300 miles), soit environ 85 pour cent du chemin jusqu'à sa surface. L'enveloppe extérieure rocheuse de la planète - sa croûte de surface et son manteau sous-jacent - n'a que 300 km (200 miles) d'épaisseur.
Défis d'observation
Vu de la surface de la Terre, Mercure se cache au crépuscule et au crépuscule, n'atteignant jamais plus de 28 ° environ en distance angulaire par rapport au Soleil. Il faut environ 116 jours pour que les allongements successifs - c'est-à-dire pour que Mercure revienne au même point par rapport au Soleil - dans le ciel du matin ou du soir. C'est ce qu'on appelle la période synodique de Mercure. Sa proximité avec l'horizon signifie également que Mercure est toujours vu à travers une plus grande partie de l'atmosphère turbulente de la Terre, ce qui brouille la vue. Même au-dessus de l'atmosphère, les observatoires en orbite tels que le télescope spatial Hubble sont limités par la haute sensibilité de leurs instruments à pointer aussi près du Soleil que cela serait nécessaire pour observer Mercure. Parce que l'orbite de Mercure se situe à l'intérieur de la Terre, elle passe parfois directement entre la Terre et le Soleil. Cet événement, dans lequel la planète peut être observée de manière télescopique ou par des instruments d'engins spatiaux comme un petit point noir traversant le disque solaire brillant, est appelé un transit (voir éclipse), et il se produit environ une douzaine de fois en un siècle. Le prochain transit de Mercure aura lieu en 2019.
Le mercure présente également des difficultés à étudier par sonde spatiale. Parce que la planète est située profondément dans le champ de gravité du Soleil, une grande quantité d'énergie est nécessaire pour façonner la trajectoire d'un vaisseau spatial pour le faire passer de l'orbite de la Terre à celui de Mercure de telle sorte qu'il puisse aller en orbite autour de la planète ou atterrir sur il. Le premier vaisseau spatial à visiter Mercure, Mariner 10, était en orbite autour du Soleil lorsqu'il a effectué trois brefs survols de la planète en 1974–75. Lors du développement de missions ultérieures vers Mercure, comme le vaisseau spatial américain Messenger lancé en 2004, les ingénieurs de vol spatial ont calculé des itinéraires complexes, en utilisant des aides à la gravité (voir Vol spatial: Vols planétaires) à partir de survols répétés de Vénus et de Mercure au cours de plusieurs années. Dans la conception de la mission Messenger, après avoir effectué des observations à des distances modérées lors de survols planétaires en 2008 et 2009, le vaisseau spatial est entré dans une orbite allongée autour de Mercure pour des investigations rapprochées en 2011. En outre, la chaleur extrême, non seulement du Soleil mais également dérivé de Mercure lui-même, a mis au défi les concepteurs de vaisseaux spatiaux de garder les instruments suffisamment frais pour fonctionner.
Effets orbitaux et rotationnels
L'orbite de Mercure est la plus inclinée des planètes, s'inclinant à environ 7 ° de l'écliptique, le plan défini par l'orbite de la Terre autour du Soleil; c'est aussi l'orbite planétaire la plus excentrique ou allongée. En raison de l'orbite allongée, le Soleil apparaît plus de deux fois plus brillant dans le ciel de Mercure lorsque la planète est la plus proche du Soleil (au périhélie), à 46 millions de kilomètres (29 millions de milles), que lorsqu'elle est la plus éloignée du Soleil (à l'aphélie), à près de 70 millions de kilomètres (43 millions de milles). La période de rotation de la planète de 58,6 jours terrestres par rapport aux étoiles - c'est-à-dire la longueur de son jour sidéral - fait que le Soleil dérive lentement vers l'ouest dans le ciel de Mercure. Parce que Mercure est également en orbite autour du Soleil, ses périodes de rotation et de révolution se combinent de telle sorte que le Soleil prend trois jours sidéraux mercuriens, ou 176 jours terrestres, pour faire un circuit complet - la longueur de son jour solaire.
Comme décrit par les lois du mouvement planétaire de Kepler, Mercure se déplace autour du Soleil si rapidement près du périhélie que le Soleil semble s'inverser dans le ciel de Mercure, se déplaçant brièvement vers l'est avant de reprendre son avance vers l'ouest. Les deux emplacements sur l'équateur de Mercure où cette oscillation a lieu à midi sont appelés pôles chauds. Pendant que le soleil aérien s'y attarde, les chauffant de préférence, les températures de surface peuvent dépasser 700 kelvins (K; 800 ° F, 430 ° C). Les deux emplacements équatoriaux à 90 ° des pôles chauds, appelés pôles chauds, ne deviennent jamais aussi chauds. Du point de vue des pôles chauds, le Soleil est déjà bas à l'horizon et sur le point de se coucher quand il devient le plus brillant et effectue sa brève inversion de cap. Près des pôles de rotation nord et sud de Mercure, les températures du sol sont encore plus froides, inférieures à 200 K (−100 ° F, −70 ° C), lorsqu'elles sont éclairées par le soleil rasant. Les températures de surface tombent à environ 90 K (−300 ° F, −180 ° C) pendant les longues nuits de Mercure avant le lever du soleil.
La plage de températures de Mercure est la plus extrême des quatre planètes terrestres intérieures du système solaire, mais la nuit de la planète serait encore plus froide si Mercure gardait une face perpétuellement vers le Soleil et l'autre dans l'obscurité perpétuelle. Jusqu'à ce que les observations radar basées sur la Terre prouvent le contraire dans les années 1960, les astronomes avaient longtemps cru que c'était le cas, ce qui suivrait si la rotation de Mercure était synchrone - c'est-à-dire si sa période de rotation était la même que sa période de révolution de 88 jours. Des observateurs télescopiques, limités à l'observation périodique de Mercure dans des conditions dictées par la distance angulaire de Mercure par rapport au Soleil, avaient été induits en erreur en concluant que le fait de voir les mêmes caractéristiques à peine visibles sur la surface de Mercure à chaque occasion d'observation indiquait une rotation synchrone. Les études radar ont révélé que la période de rotation de 58,6 jours de la planète est non seulement différente de sa période orbitale, mais aussi exactement des deux tiers.
L'excentricité orbitale de Mercure et les fortes marées solaires - déformations soulevées dans le corps de la planète par l'attraction gravitationnelle du Soleil - expliquent apparemment pourquoi la planète tourne trois fois toutes les deux fois qu'elle orbite autour du Soleil. Le mercure a vraisemblablement tourné plus vite lors de sa formation, mais il a été ralenti par les forces de marée. Au lieu de ralentir à un état de rotation synchrone, comme cela est arrivé à de nombreux satellites planétaires, y compris la Lune de la Terre, Mercure s'est retrouvé piégé au taux de rotation de 58,6 jours. À ce rythme, le Soleil tire à plusieurs reprises et particulièrement fortement sur les renflements induits par les marées dans la croûte de Mercure aux pôles chauds. Les chances de piéger le spin à la période de 58,6 jours ont été considérablement améliorées par la friction des marées entre le manteau solide et le noyau en fusion de la jeune planète.
