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 ce corps céleste a donné lieu à de nombreuses hypothèses sur l'origine. Les glaciers cachés dans les cratères donnent l'espoir de découvrir des traces de vie. Quels mystères des scientifiques de Mercure espèrent révéler.
Planète oubliée
Lorsqu'en 1975, le premier vaisseau spatial Mariner 10 envoyé à Mercure a transmis des images à la Terre, 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 y ont été lancées, vers Mars - plusieurs dizaines. La dernière expédition s'est terminée en 2015 avec la chute du vaisseau spatial Messenger à la surface de la planète après deux ans de travail sur son orbite.
Par des manœuvres - vers Mercure
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Il n'y a pas de 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 des 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 gravimétrique 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 opérera 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 à distance la planète. Trois spectromètres ont été créés à l'Institut de recherche spatiale de l'Académie russe des sciences - 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 avec assez de précision. 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 XXe siècle que cela a été fait en utilisant 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 de 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 que sa haute 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 il y en a sur Terre.
La question se pose: pourquoi, en quatre milliards d'années, le noyau métallique d'une petite planète, qui rappelle davantage le satellite de quelqu'un, ne s'est pas solidifié?
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 l'empêche 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. Il est séparé 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 conviennent que c'est la raison de la résonance spin-orbitale 3: 2 qui n'a pas d'analogues dans le système solaire - pour deux révolutions autour du soleil, la planète tourne autour de son axe trois fois.
Le passage de Mercure à travers le disque solaire le 9 mai 2016.
D'où vient la glace?
Mercure est activement bombardé par des météorites. En l'absence d'atmosphère, de vents et de pluie, le relief reste intact. Le plus grand cratère - Caloris - d'un diamètre de 1300 kilomètres, s'est formé il y a environ trois milliards et demi d'années et est toujours clairement visible.
Le coup qui a formé Caloris était si puissant qu'il a laissé des marques sur le côté opposé de la planète. Le magma fondu a inondé de vastes zones.
Malgré les cratères, le paysage de la planète est assez plat. Il est principalement formé par les laves éclatées, ce qui parle 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 éclairé par le soleil. Sur les images, ces zones semblent inhabituellement lumineuses, ce qui donne aux scientifiques des raisons de soupçonner la présence de glace.
S'il s'agit de glace d'eau, les comètes pourraient la transporter. Il existe une version selon laquelle il s'agit d'eau primaire, qui est restée depuis le moment de la formation des planètes à partir du proto-nuage du système solaire. Mais pourquoi ne s'est-il pas évaporé jusqu'à présent?
Les scientifiques sont toujours enclins à la version selon laquelle la glace est associée à l'évaporation de l'intérieur de la planète. La couche de régolithe sur le dessus ne permet pas un séchage rapide (sublimation) de la glace.
Le cratère de Caloris, ou la mer de chaleur, - l'un des plus grands reliefs de choc de la planète.
Nuages de sodium
Si Mercure avait autrefois une atmosphère à part entière, alors le Soleil l'a tuée il y a longtemps. Sans cela, la planète est soumise à de brusques changements de température: de moins 190 degrés Celsius à plus 430.
Le mercure est entouré d'une coquille de gaz très raréfiée - 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 frappes 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, un pic de concentration de sodium a été trouvé en juillet 2008 avec le télescope THEMIS aux îles Canaries. Les émissions se sont produites aux latitudes moyennes uniquement dans l'hémisphère sud et nord.
Selon une version, les atomes de sodium sont éliminés de la surface par un vent de protons. Il est possible qu'il s'accumule du côté nocturne de la planète, créant une sorte de réservoir. À l'aube, le sodium est libéré et monte.
Coup, un autre coup
Il existe des dizaines d'hypothèses sur l'origine de Mercure. Il est toujours impossible de réduire leur nombre en raison du manque d'informations. Selon une version, le proto-Mercure, au début de son existence, deux fois la taille de la planète actuelle, est entré en collision avec un corps plus petit. Des simulations informatiques montrent qu'un noyau de fer aurait pu se former à la suite de l'impact. La catastrophe a conduit à la libération d'énergie thermique, à la séparation du manteau de la planète, à 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.
L'hypothèse la plus confirmée est que le proto-nuage de gaz et de poussière, dans lequel les rudiments des planètes du système solaire ont mûri, s'est avéré inhomogène. Pour des raisons inconnues, la partie de la substance proche du Soleil a été enrichie en fer, et donc Mercure s'est formé. Un mécanisme similaire est indiqué par des informations sur les exoplanètes de type "super-terrestre".
Les deux véhicules Bepi Colombo sont en orbite. Les Terriens ne disposent pas encore de la technologie permettant de livrer un rover à Mercure et d'atterrir à sa surface. Néanmoins, les scientifiques sont convaincus que la mission éclairera de nombreux mystères de la planète et l'évolution du système solaire.
Deux appareils “ Bepi Colombo ” approche de Mercure.
Tatiana Pichugina
