Comment de la glace peut-elle subsister sur Mercure, la planète la plus proche du Soleil ?
Mercure est la planète la plus proche du Soleil, mais elle n'est pas toujours brûlante partout. Sa surface peut atteindre environ 430 °C pendant le jour éclairé et descendre jusqu'à environ -180 °C au cours de la longue nuit, tandis que de la glace d'eau subsiste dans des cratères polaires où la lumière solaire n'arrive jamais. Ces extrêmes peuvent coexister sur une même planète parce que Mercure n'a pas d'atmosphère épaisse pour transporter la chaleur, que son jour est extrêmement long et que son axe de rotation est très peu incliné.
Ces températures ne signifient pas que Mercure tout entière se trouve à la fois à 430 °C et à -180 °C. Ce sont des valeurs extrêmes représentatives, observées à des endroits et à des moments différents. Pour comprendre Mercure, il faut donc regarder non seulement sa distance au Soleil, mais aussi les lieux atteints par sa lumière et la durée de cet éclairage.
- 88 jours terrestres une année de Mercure, soit une orbite autour du Soleil
- Environ 59 jours terrestres une rotation mesurée par rapport aux étoiles
- 176 jours terrestres le temps séparant un midi local du suivant
- Environ 430 °C et -180 °C des extrêmes représentatifs de la surface pendant le jour et la nuit
Être la plus proche ne fait pas de Mercure la planète la plus chaude
Le sol de Mercure est brûlant pendant le jour, mais Vénus est la planète la plus chaude du Système solaire. Son atmosphère épaisse empêche la chaleur de s'échapper facilement dans l'espace. Mercure, au contraire, n'a pas de couche d'air épaisse pour retenir la chaleur du jour et la transporter vers le côté nocturne : sa surface se refroidit donc rapidement après le coucher du Soleil.
On ne peut donc pas connaître la température d'une planète en disant seulement que plus elle est proche du Soleil, plus elle reçoit de lumière. La capacité de son atmosphère et de sa surface à stocker et à déplacer cette énergie compte aussi. L'immense écart entre le jour et la nuit sur Mercure apparaît parce que cette seconde fonction y est presque absente.
Sur Mercure, un jour dure plus longtemps qu'une année
Une année sur Mercure dure environ 88 jours terrestres. Par rapport aux étoiles, la planète met environ 59 jours à tourner une fois sur elle-même et à regarder de nouveau dans la même direction. En environ 176 jours, Mercure effectue deux orbites autour du Soleil tout en tournant trois fois sur son axe. Cet accord entre deux orbites et trois rotations s'appelle une résonance 3:2.
Une rotation complète de Mercure ne signifie pas que le Soleil observé depuis sa surface est déjà revenu à la même place dans le ciel. Pendant que la planète tourne, elle continue aussi d'avancer autour du Soleil. Il faut donc environ 176 jours pour passer d'un midi au midi suivant en un même lieu. De plus, la vitesse orbitale de Mercure varie le long de son orbite allongée : dans certaines régions, le Soleil du matin peut sembler se lever brièvement, se coucher, puis se lever de nouveau.
La distance au Soleil n'est pas seule à séparer les régions chaudes et froides de Mercure. La durée de l'éclairage et la présence d'air capable de transporter la chaleur décident aussi de la température.
Certains cratères ne reçoivent jamais de lumière
L'axe de rotation de Mercure n'est incliné que d'environ 2° par rapport à la direction perpendiculaire au plan de son orbite. Au fond de certains cratères d'impact profonds proches des pôles, le Soleil ne s'élève donc jamais au-dessus de l'horizon. Les pôles ne sont pas entièrement concernés : seules ces zones d'ombre permanente restent assez froides pour conserver longtemps de la glace d'eau.
Des radars terrestres ont d'abord détecté, dans les cratères polaires, de brillants échos correspondant bien à la présence de glace. MESSENGER a ensuite réuni des données de température, de neutrons et de luminosité de la surface, renforçant l'interprétation selon laquelle ces dépôts sont principalement constitués de glace d'eau. Celle-ci peut être visible au fond d'un cratère ou enfouie à quelques dizaines de centimètres sous la surface.
La glace polaire de Mercure n'est pas la preuve d'un océan liquide ni de la vie. Elle est conservée dans quelques cratères privés de lumière solaire, et sa quantité, son origine et ses déplacements font toujours l'objet de recherches.
Avec presque aucun air, la surface rencontre directement l'espace
Mercure n'est pas un vide parfait, mais elle ne possède pas non plus d'atmosphère assez épaisse pour créer une météo. Lorsque le vent solaire et de petites météorites frappent la surface, ils en arrachent des atomes d'oxygène, de sodium, d'hydrogène, d'hélium ou de potassium, qui forment une exosphère extrêmement ténue. Ces atomes ne restent pas longtemps : ils s'échappent dans l'espace, puis sont de nouveau fournis par la surface.
Mercure possède aussi un champ magnétique produit à l'intérieur de la planète. Son intensité mesurée à la surface équivaut à environ 1 % de celle du champ terrestre, et son centre est décalé vers le nord par rapport au centre de Mercure. Quand ce faible champ rencontre le puissant vent solaire, des particules descendent vers le sol et en arrachent d'autres atomes. La surface de Mercure et l'espace voisin s'influencent ainsi sans cesse.
Même proche, Mercure reste longue à atteindre
Mercure est plus proche du Soleil que la Terre, mais une sonde ne peut pas simplement s'y rendre en ligne droite et s'arrêter. En se dirigeant vers l'intérieur du Système solaire, elle accélère sous l'effet de la gravité du Soleil ; elle doit donc perdre beaucoup de vitesse pour se placer en orbite autour de Mercure. C'est pourquoi MESSENGER et BepiColombo ont utilisé à plusieurs reprises la gravité de la Terre, de Vénus et de Mercure.
- 1974–1975 Mariner 10 a survolé Mercure trois fois et observé une partie de sa surface ainsi que son propre champ magnétique.
- 2011–2015 MESSENGER est devenue la première sonde à orbiter autour de Mercure et a étudié sa surface, sa composition, son champ magnétique et sa glace polaire.
- 2018–2025 Après son lancement, BepiColombo, mission de l'ESA et de la JAXA, a réglé sa vitesse grâce à neuf survols rapprochés de planètes.
- Prévu en 2026–2027 La mise en orbite commence le 21 novembre 2026 et les observations scientifiques régulières débutent en avril 2027.
D'après les informations examinées en août 2026, les deux orbiteurs de BepiColombo doivent mesurer, sous des angles différents, la surface et l'intérieur de Mercure, son champ magnétique et le vent solaire. La prochaine fois que vous regarderez une image de la planète, observez à la fois les plaines lumineuses du jour et le fond noir des cratères polaires. La chaleur et la glace qui semblent opposées sont les archives d'un même monde : elles montrent que la lumière solaire atteint des lieux différents pendant des durées différentes.