Prenons un peu de distance avec la fraîcheur ambiante d’avril pour commencer une exploration de la climatologie des différentes planètes de notre système solaire. Au programme aujourd’hui, Mercure, une planète au climat plutôt calme, mais frappée de violentes tempêtes solaires.
Mercure est la planète la plus proche du Soleil et, depuis le déclassement de Pluton comme planète naine, elle est la plus petite planète du système solaire. Lorsqu’elle est le plus proche de nous, la distance depuis la terre est à peine plus grande que la distance Terre-Mars. Cependant, c’est une planète que nous avons très peu visitée. A ce jour, seulement 3 missions spatiales ont survolé Mercure : Mariner 10 (3 survols entre 1974 et 1975), MESSENGER (3 ans en orbite avant de s’écraser à la surface en 2015) et BepiColombo (mission en cours, déjà 3 survols, mise en orbite autour Mercure prévue fin 2025). Cela peut paraître surprenant, on pourrait penser qu'il est facile de se « laisser tomber » vers le Soleil et Mercure depuis la Terre. Cependant, se mettre en orbite autour de Mercure demande une accélération conséquente, et donc du carburant, car sa vitesse de rotation autour du Soleil est bien plus grande que celle de la Terre. De plus, la proximité au Soleil et à ses tempêtes n’est pas idéale pour le bon fonctionnement des instruments et la gravité du Soleil perturbe fortement la navigation. Ce n’est donc pas la planète la mieux connue.
Mercure est la seconde planète la plus dense du système solaire, après la Terre. Mais avec un rayon d’à peine plus du tiers de la Terre, et par conséquent un volume environ 5 % de celui de la Terre, la gravité à sa surface est similaire à celle de Mars (37 % de la gravité terrestre). Cette faible gravité, couplée à la chaleur induite par la proximité avec le Soleil, rend impossible la présence d’une atmosphère sur Mercure. Il n’y a donc pas de vent, pas de circulation atmosphérique, et en l’absence également d’océans, pas de transport d’énergie. Le climat et les prévisions météorologiques sont donc bien plus simples que sur la Terre !
La planète possède cependant ce que nous appelons une exosphère, c’est-à-dire un halo de matière en suspension, mais qui n’est pas suffisamment dense pour se comporter comme un gaz. La pression à la surface est donc négligeable (5 millièmes de milliardième de la pression à la surface de la Terre). La surface de Mercure, comme le montre l’image d’en-tête de ce blog, est constellée de trace d’impacts d’astéroïdes, similairement à celle de la Lune.
Sur Mercure, une année dure 90 jours terrestres. Alors que Mercure tourne sur elle-même en 60 jours (durée du jour sidéral), il faut attendre deux rotations autour du soleil, soit 180 jours terrestre, pour que le soleil se retrouve au même endroit dans le ciel (jour solaire). Un jour comme on l'entend dure donc 2 années locales (et une demi-année terrestre) ! Cette "bizarrerie", appelée résonance spin-orbite, est due au fait que la vitesse de rotation de la planète sur elle-même est proche de la vitesse de rotation autour du soleil. Vous pouvez visualiser cet effet dans l'animation ci-dessous. De plus, l’axe de rotation de Mercure sur elle-même est très peu incliné (0.03 °), il n’y a donc pas de saison sur Mercure.
Le cycle principal qui règle le climat mercurien est par conséquent le cycle diurne. Lors d’une (longue) journée mercurienne, la température de surface à l’équateur monte jusqu’à 425 °C. Puis lors de la nuit, en l’absence d’une atmosphère retenant la chaleur, la température descend vers les -175 °C. l’amplitude thermique atteint donc les 600 °C, de loin la plus grande du système solaire. Sur la Terre, la différence locale entre les minimums et maximums annuels atteint au maximum, et dans de cas extrêmes, 100 °C. Ceci illustre bien le rôle majeur que joue notre ténue atmosphère terrestre. D’ailleurs, l’absence d’effet de serre fait que les plus hautes températures sur une planète du système solaire ne sont pas mesurées sur Mercure, mais sur Vénus, pourtant plus éloignée du Soleil.
Aux pôles, la température ne s’élève jamais au-dessus de -90 °C et on y trouve très probablement de la glace d’eau. Il y a en effet certains cratères proches des pôles dont le fond n’est jamais exposé au rayonnement solaire et ou malgré la pression quasi nulle de la glace pourrait très bien se conserver.
Mercure est aux premières loges concernant les tempêtes solaires. Tout comme la Terre, la planète possède un champ magnétique qui permet une protection partielle face à ces phénomènes, bien que le champ magnétique mercurien soit 100 fois moins fort que sur la Terre. Les vents solaires sont déviés vers les pôles par le champ magnétique. C’est le même phénomène que celui produisant les aurores boréales sur la Terre. En l’absence d’atmosphère, il n’y a cependant pas de beaux halos lumineux à observer sur Mercure. Par contre, l’intensité de ces événements sur Mercure cause probablement l’éjection de particules du sol et serait à l’origine de la matière composant l’exosphère décrite plus haut. Cette exosphère n’est donc pas statique, elle est constamment soufflée par les vents solaires, puis recomposée.
L’un des objectifs de la mission europeo-japonnaise Bepi-Colombo, actuellement en cours, est d’ailleurs d’étudier de manière plus approfondie l’exosphère et le champ magnétique mercurien, leurs origines et leurs interactions. Mercure n’a donc pas livré encore tous ses secrets !
Vous l’aurez compris, l’élaboration d’un bulletin météo pour Mercure n’est pas des plus complexe. Il pourrait ressembler à ceci :
« Dans les régions où la nuit prend fin, tel que vers les cratères de MacNicol et Narine, les températures vont petit à petit monter de quelques centaines de degrés. À l’inverse dans les plaines de l’Altair, le Soleil est déjà bas sur l’horizon et les températures sont en chute libre. Mercure est en ce moment à son aphélie (point de l’orbite le plus éloigné du Soleil), les températures sont donc quelques degrés sous les normes pour la face exposée. Comme d’habitude, le ciel sera dégagé en toute région. Une tempête solaire d’intensité moyenne est en cours de développement avec probablement un taux de radiations élevé sans le cratère de Komeda. Une alerte radiation niveau 4 a été émise et il est recommandé de rejoindre les abris anti-radiation ».
Rendez-vous dans un prochain blog pour parler de la climatologie de Vénus, bien plus mouvementée que celle de Mercure.