Atmosphère et Magnétosphère
Atmosphère, atmosphère...
L'atmosphère de Mercure est comme une jolie femme (mesdames, pardonnez moi ce facile trait d'esprit !): légère, mystérieuse et compliquée:
Légère:
L'atmosphère de Mercure est extraordinairement ténue. On doit d'ailleurs l'appeler exosphère plutôt qu'atmosphère (sa densité de colonne est inférieure à 1013 cm2). Les observations faites depuis la Terre dans les domaines visible, Infrarouge et Micro-ondes ont tout d'abord fixé la pression au sol à moins de 0,1 millibars. Les résultats des analyses radio et spectroscopiques UV faites par la sonde Mariner 10 ont drastiquement descendu cette valeur à moins de 10-12 bars. Une très faible pression partielle (10-15 bars) d'Hélium a été détectée, son origine reste l'objet de discussions – les hypothèses avancées à ce jour sont: la décomposition radioactive de l'Uranium et du Thorium de la croûte planétaire, ou bien l'accrétion du vent solaire.
Mystérieuse:
La composition de l'atmosphère est fort peu connue, et sujette à caution. Les chiffres donnés par les observations au sol, et ceux obtenus de Mariner 10, diffèrent ! Sur Internet, on trouve ainsi les différentes valeurs suivantes:
- 31.7% Potassium, 24.9% Sodium, 9.5% Oxygène,
7.0% Argon, et traces d'autres éléments, selon http://www.absoluteastronomy.com/planets/mercury.htm
- 42% Oxygène (O2), 29% Sodium (Na), 22% Hydrogène (H2), 6% Helium (He), 0.5% Potassium (K), traces possibles des éléments suivants: Argon (Ar), Dioxyde de Carbone (CO2), Eau (H2O), Azote (N2), Xenon (Xe), Krypton (Kr), Néon (Ne), selon http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/mercuryfact.html (NASA National Space Science Data Center)(valeurs extraites de "Mercury", Vilas, Chapman, and Matthews, eds., University of Arizona Press, 1988)
- 42%
He, 42% Na, 15% O2, 1% divers selon http://www.solarviews.com/eng/mercury.htm
En fait, on ne sait pas très bien. La source la plus fiable (données collectées par Sprague et al. en 1995 et publiées par Icarus, les plus couramment reprises par les spécialistes) donne les informations suivantes:
Composant |
atomes/cm3 |
données collectées par Mariner |
Oxygène |
< 40000 |
44000 |
Sodium |
20000 |
17000-38000 |
Hélium |
6000 |
|
Potassium |
500 |
|
Hydrogène |
200 |
|
Argon |
< 3x107 |
Sa densité est tout simplement trop faible, et les mesures prises insuffisantes, pour que l'on aie aujourd'hui des informations vraiment fiables. Par ailleurs, on a constaté que la composition variait selon le lieu (en altitude et en latitude) et selon l'heure (c'est à dire entre la surface ensoleillée, le terminateur, et la surface nocturne) ! Cette variation est peu étonnante, vu la proximité du soleil, la force du vent solaire et la très faible densité, les atomes composant notre mystérieuse exosphère ont un comportement très particulier: ils n'interagissent pas du tout les uns avec les autres, par contre sont soumis aux influences du sol mercurien et du soleil.
Enfin, son origine reste débattue: provient-elle d'un dégazage (peut être continu) de la planète elle-même (éléments Ar, Na, K) ? Ou bien de l'accrétion d'une partie du vent solaire (éléments H, He) ? Ou encore de la volatilité des éléments contenus dans les météorites qui tombent sur la planète (éléments K, Na, S) ? Peut être bien un peu de tout ça à la fois...
Compliquée:
Comme nous l'avons vu, cette exosphère raréfiée est d'une extraordinaire complexité. L'étude particulière des éléments Na (Sodium) et K (Potassium) semble mettre en évidence ce que les spécialistes appellent un phénomène de pétillement de surface (en anglais sputtering). Les atomes suivent un cycle se décomposant en: adsorption (l'élément se lie chimiquement aux roches et poussières de surface) par le sol pendant la période nocturne, puis au matin et dans la journée, sous l'effet de la pression de radiation solaire et de l'élévation de température, pétillement (l'élément est relâché et part dans l'atmosphère), trajectoire libre pendant une période moyenne de quelques heures, enfin ré-adsorption par le sol.
L'exosphère est ainsi plus dense côté ensoleillé que côté nocturne.
Par ailleurs, la magnétosphère a très certainement une forte influence, en particulier sur les mouvements des ions Na et K.
Les prochaines missions d'exploration sont donc attendues avec impatience, en espérant qu'elles nous permettront de soulever un coin du voile, et de mieux comprendre ces interactions compliquées entre sol, exosphère, vent solaire et magnétosphère.
Magnétosphère
Magnétosphère et Magnétopause – (c) NASA
La magnétosphère a été découverte, à la grande surprise de tous, par la sonde Mariner 10. La provenance de ce champ magnétique a été initialement douteuse - générée par le noyau de la planète (noyau ferreux et de taille importante), ou bien due à des interactions complexes entre la planète et le vent solaire, abondant en particules chargées. Il est maintenant à peu près certain que ce champ est bien lié à la planète elle-même. Il est de faible importance comparé à celui de la Terre (4.10-4 la valeur du moment magnétique terrestre), mais très significatif tout de même.
Il interagit ainsi avec le vent solaire chargé, donnant peut être naissance à une ceinture de radiation, équivalent local de notre ceinture de Van Allen. L'existence de cette ceinture reste controversée, celle d'une ionosphère est très improbable vu la faible densité de l'atmosphère.
On attend là encore beaucoup des prochaines missions d'observation. Quelle est l'origine de cette magnétosphère? Comment interagit-elle avec l'atmosphère, le vent solaire, et les particules des rayons cosmiques? Quelle a été et sera son évolution? Encore bien des questions et des mystères, dont les réponses pourraient nous éclairer sur la composition et l'origine du système solaire, et sur les mécanismes de rayonnement du soleil.
(c) Benoit Compte - 2003
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