Mise à jour le 24 Octobre 2011
                                                                                                                                                    
     
CONFÉRENCE de François LEBLANC
Du LATMOS (Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales)
et de l'IPSL (Univ de St Quentin en Yv. et P et M Curie) 
"MERCURE : DE MESSENGER À BEPI-COLOMBO"
Organisée par la SAF
Dans ses locaux, 3 rue Beethoven, Paris XVI
 
Le Samedi 15 OCTOBRE à 15H00 
à l'occasion de la réunion de la Commission de Planétologie.
 
Photos : JPM pour l'ambiance. (les photos avec plus de résolution peuvent m'être demandées directement)
Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur. Voir les crédits des autres photos si nécessaire
(François Leblanc a eu la gentillesse de nous donner sa présentation complète (en ppt et ses animations) elle est disponible sur ma liaison ftp au téléchargement et s'appelle. MERCURE-LEBLANC-SAF.zip.
C’est un dossier compressé (120MB) qui contient en plus du ppt des animations vidéos.
Il faut dézipper à l’arrivée (clic droit extraire ici) il est dans le dossier PLANETOLOGIE SAF de la saison 2011-2012).
Ceux qui n'ont pas les mots de passe doivent me contacter avant.
 
 
 
 
BREF COMPTE RENDU
 
CR succinct étant donné que la présentation de l’auteur est disponible en ligne.
 
 
 
 
 
 
François Leblanc est un spécialiste de la physique des plasmas, il a travaillé au LESIA et au service d’aéronomie de Verrières le Buisson.
 
Il est maintenant en poste au Latmos, dans le département HEPPI (Héliosphère, Exopshère Planétaires Plasmas et Interface).
 
Il est très impliqué avec des projets en cours et futurs concernant la première planète, Mercure.
 
 
 
 
 
 
MERCURE AUJOURD’HUI.
 
Mercure est la planète la plus proche de notre étoile et la moins massive de notre système solaire. elle est difficilement observable à cause de la proximité du Soleil.
Son orbite est relativement excentrique : 0,306 UA (aphélie) à 0,466 UA (périhélie) d’où une moyenne de 0,385 UA et une excentricité de 0,2.  cela correspond à une anomalie vraie (true anomaly en anglais) de l’ordre de 125°.
 
Rayon de la planète : 2440km.  Albédo : 0,1
 
 
 
Mais l’étrangeté de Mercure tient au fait qu’elle  est en résonance 3:2 sur son orbite, sa période de révolution(88 jours) valant exactement 1,5 fois sa période de rotation, et donc la moitié d'un jour solaire (176 jours).
44 jours du périhélie à l’aphélie, que l’on peut traduire par une heure de soleil sur Mercure = 7 jours terrestres.
 
Donc : 3 périodes sidérales = 2 années de Mercure
 
Une particularité du mouvement de Mercure : il y a inversion du mouvement apparent pendant 8 jours.
 
 
 
 
 
Cette particularité orbitale joue aussi sur la température de surface de la planète : dans la partie nuit : 100K et dans la partie jour ; au plus proche 700K au plus éloigné 550K.
 
Le flux solaire est 10 fois plus intense que sur Terre.
 
Les premières informations scientifiques sur Mercure proviennent de la sonde Mariner 10 des années 1970.
 
La sonde effectue trois passages à proximité de la planète permettant la photographie d’une grande partie de la surface.
 
C’est le physicien Italien Giuseppe Bepi-Colombo de l’Université de Padoue qui avait imaginé la trajectoire de la sonde, d’où le nom donné à la future mission de l’ESA.
 
 
LES GRANDES QUESTIONS SUR MERCURE ET LES PREMIÈRES RÉPONSES DE MESSENGER.
 
 
Mariner 10 avait mis en évidence un champ magnétique et la présence d’une magnétosphère que l’on voit représentée sur ce dessin (ESA) . cela provient de la présence d’un noyau très important (75% du rayon) par rapport au reste de la planète. Pourquoi ?
 
C’est une planète très dense : 5,5 comme la Terre.
 
D’où peut provenir une telle densité ; deux hypothèses :
·        impact géant qui a conduit à l’évaporation des volatils ou
·        formation à partir de matériaux différents de ceux de la Terre, Vénus et Mars.
 
 
Une autre représentation du champ de Mercure.
 
 
 
 
Mais la mesure du rapport Potassium/Thorium est similaire à celle de la Terre de la Lune et de Mars, ce qui ne serait pas compatible avec un impact avec un corps étranger.
 
Mais il semble que Mercure possède beaucoup de Soufre à sa surface et peu de Fer ; cela pourrait indiquer d’après les scientifiques, la formation à partir de météorites de type chondrites proche de la composition primitive de la nébuleuse solaire.
 
D’autre part comme dans tout le système solaire, une intense période volcanique après la phase de grand bombardement tardif (LHB Late Heavy Bombardment) s'est produite il y a 3,8 Milliards d’années.
 
La sonde Messenger lancée par les Américains en 2004, et en orbite autour de Mercure depuis Mars 2011, obtient pour la première fois une couverture photographique complète de la planète.
On peut ainsi voir le fond des cratères et une possible présence de glace d’eau.
 
 
 
Après les premiers passages de Messenger, on s’aperçoit que le champ magnétique n’a pas changé depuis Mariner 10 comme on le voit sur cette représentation de la NASA/JHUAPL.
 
On a pu ainsi mettre au point une structure de ce champ magnétique.
 
 
La surface de Mercure est érodée en permanence.
 
 
 
 
 
 
 
 
La magnétosphère et l’exosphère de Mercure.
 
 
On a trouvé dans la magnétosphère de Mercure de nombreux ions comme : Na+ ; Mg+ ; Al+ ; Si+ etc.. probablement lié à l’activité solaire sur la surface de la planète et principalement aux zones aurorales.
 
L’atmosphère (ou plutôt l’exosphère) de Mercure change beaucoup ; le Sodium (Na) sort le matin avec l’avancée du jour, puis baisse en fin de journée.
 
L’Hélium étant plus volatil circule plus facilement et se trouve plutôt du côté nuit de la planète.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Le mystère du Calcium : le matin on mesure beaucoup de Ca dans l’exosphère et peu le soir, on ne sait pas pourquoi.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LA FUTURE MISSION EUROPÉENNE BEPI COLOMBO.
 
 
 
 
La mission Bepi Colombo de l’ESA (en coopération avec la JAXA japonaise), comporte 2 orbiteurs.
 
L'ensemble pèse 3 tonnes et a 5m de haut.
 
Le MPO (Mercury Planet Orbiter) en orbite basse pour photo et étude
Le MMO (Mercury Magnetosphere Orbiter) pour analyser les particules
 
La trajectoire pour atteindre Mercure sera compliquée et fera appel à de nombreuses assistances gravitationnelles.
Voir ces animations sur les orbites et un poster expliquant toutes les phases de capture.
 
 
 
 
 
 
Arrivée aux alentours de Mercure, lorsque MMO et MPO seront capturées par Mercure, le MPO se séparera et ira sur une orbite plus basse grâce à sa propulsion chimique.
 
 
 
 
Les instruments à bord de la sonde européenne sont détaillés sur cette page à l’ESA et aussi sur le site du CNES pour le MPO et pour le MMO
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
L’ATMOSPHÈRE DE MERCURE VUE DEPUIS LA TERRE.
 
 
On mesure facilement les raies du Sodium dans l’atmosphère de Mercure à partir de la Terre.
Notamment avec Thémis (Télescope Héliographique pour l'Étude du Magnétisme et des Instabilités Solaires) le télescope solaire.
 
 
François Leblanc nous présente plus en détail cette partie de son exposé lors de sa présentation sur le Net suivante.
 
 
 
Mercure possède une exosphère très dynamique.
 
 
 
Le vent solaire joue un rôle majeur sur la structure spatiale de l’exosphère
Mais ce n’en est pas la seule source
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
On a pu étudier le cycle annuel de l’exosphère de Mercure par rapport à la raie du Sodium.
 
Les points rouges sont les mesures avec Thémis, les bleus avec le télescope solaire du Kitt Peak.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CONCLUSIONS.
 
 
MESSENGER commence à soulever le voile sur les mystères de Mercure
 
Mais pour bien comprendre comment Mercure subit les agressions du  soleil, il faut pouvoir différencier les variations spatiales des variations temporelles (surtout dans un environnement si dynamique)
 
La mission Bepi-Colombo s’est donnée les moyens pour cela:
- Deux orbiteurs sont nécessaires (deux points de mesure)
- une suite d’instruments très complets et spécifiquement conçus pour l’environnement de Mercure (radiatif, chaud et dynamique).
 
 
 
 
 
POUR ALLER PLUS LOIN.
 
 
Extreme Effects: Seven Things You Didn't Know About Mercury
 
Orbital Observations of Mercury Reveal Flood Lavas, Hollows, and Unprecedented Surface Details de Messenger et les images.
 
Mercury: The Key to Terrestrial Planet Evolution
 
MESSENGER News Conference Multimedia Page
 
NASA Spacecraft Confirms Theories, Sees Surprises at Mercury
 
Solar wind sandblasts Mercury’s poles
 
Atmosphère et Magnétosphère de Mercure.
 
Mercure sous un nouveau jour
 
Tout sur Mercure
 
Mémoire de F Leblanc sur les modélisations d’exosphères planétaires.
 
Mercury’s sodium exosphere: Magnetospheric ion recycling, article par F Leblanc.
 
Mercury’s exosphere origins and relations to its magnetosphere and surface article de F Leblanc
 
BepiColombo Mission  par J. van Casteren and M. Novara de l’ESTEC.
 
La mission Bepi Colombo à l’ESA.
 
Le film de la mission Bepi Colombo au CNES avec une introduction sur les planètes et Messenger. Très bien fait, à voir.
 
Le dossier Mercure sur votre site préféré.
 
Comparison of ground-based sodium observations to measurements of Mercury's exosphere with MESSENGER presentation ppt
 
 
 
 
 
 
 
 
Bon ciel à tous
 
Jean Pierre Martin  SAF Commission de Planétologie
www.planetastronomy.com
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