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 Mariner 10 : une petite rétrospective en images

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Naos
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Masculin Nombre de messages : 2325
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MessageSujet: Mariner 10 : une petite rétrospective en images   Mar 8 Jan - 12:10

"Une seule sonde spatiale a visité Mercure jusqu'ici..." : cette affirmation valable depuis trente ans n'aura plus cours dès demain !

Vous n'êtes pas sans savoir que la sonde américaine MESSENGER est actuellement sur le point de frôler la planète Mercure, autour de laquelle l'engin se mettra en orbite le 18 mars 2011. Avant cela, on ne comptait qu'une seule et unique mission menée pour l'étude de la planète la plus proche du Soleil : Mariner 10. C'était entre 1973 et 1975.

Pendant plus de trente ans, le seul matériau dont on a disposé pour disserter de Mercure se résumait aux données et aux images fournies par Mariner 10. Dans une poignée de jours, ce ne sera plus le cas. Avant de voir arriver ce bouleversement radical, j'ai voulu retracer les grandes lignes de la mission et mettre en exergue les photographies les plus emblématiques que nous a renvoyées la petite sonde. J'espère que la contemplation de ces images maintenant trentenaires et vouées à être supplantées très prochainement suscitera chez vous le même sentiment de nostalgie que moi.



La dixième sonde Mariner rejoint les étoiles le 3 novembre 1973 depuis Cap Canaveral. Dès avant son lancement, les ingénieurs ont dû faire face à quelques contretemps qui ne faisaient que préfigurer les déboires qu'allaient connaître la sonde pendant son voyage. Pour son savoir-faire, son professionnalisme et l'ingéniosité mobilisée pour rétablir des situations apparemment hors de contrôle, l'équipe en charge de Mariner 10 a reçu une décoration honorifique... avant même que la mission n'ait débuté ! L'odyssée de Mariner 10 fut si riche et si pimentée qu'elle a fait l'objet d'un bouquin consultable en ligne (et dont est extraite la photographie ci-dessus) intitulé The Voyage of Mariner 10.



Mariner 10 était une mission expérimentale à plusieurs égards. L'un d'eux concernait la toute première utilisation de ce que l'on appelle "assistance gravitationnelle" : cette manœuvre consiste à utliser la gravité des planètes pour modifier la trajectoire de l'engin et l'amener vers sa cible finale. Mariner 10 la pionnière se limitait à un exercice simple, même s'il était inédit : survoler Vénus pour incurver sa trajectoire vers le Soleil afin d'atteindre Mercure au bout du chemin. Il est amusant de constater ici que la première mission américaine à rapatrier des images de Vénus... n'était même pas destinée à étudier Vénus !

Alors que les plans initiaux de la mission ne prévoyaient qu'un survol fugace de Mercure, un ingénieur talentueux entra en scène pendant le développement d'un projet qui s'appelait encore "Mariner J". Giuseppe Colombo (on le surnommait Bepi aux Etats-Unis) fit remarquer qu'en survolant Vénus à une distance bien précise, on pouvait injecter la sonde sur une orbite bouclée en 176 jours. Cela est important lorsque l'on sait que Mercure tourne autour du Soleil en 88 jours, c'est-à-dire la moitié de 176 jours. On peut réinterpréter ces deux chiffres autrement : pendant que Mariner 10 effectue un tour autour du Soleil, Mercure en complète deux. Conséquence : les deux objets se retrouvent, et Mariner 10 pouvait survoler Mercure à plusieurs reprises ! Toute la difficulté réside dans le survol de Vénus : cette manœuvre plus que délicate, pour être couronnée de succès, ne tolérait qu'une marge d'erreur de 400 kilomètres pour la distance à Vénus...

Le défi fut relevé haut la main. Et le 23 mars 1974, Mariner 10 prend ses premières photographies de la petite planète. Même si celles-ci ressemblaient à celles prises depuis la Terre, la qualité des images s'améliorait sensiblement à mesure que la distance s'amenuisait :



Cette mosaïque est construite sur base d'images capturées à 200 00 kilomètres de distance, six heures avant que Mariner 10 ne frôle Mercure :



Mariner 10 passe à sept-cents kilomètres au-dessus de la face nocturne de Mercure le 29 mars 1974 à 20 heure 46 minutes et 38 secondes Temps Universel. Sur l'image précédente, la sonde est donc passée "à droite" de Mercure. Sur l'image suivante, elle en émerge "par la gauche" :



Cette seconde mosaïque est composée de photographies prises à 210 000 kilomètres de distance. Ce point de vue montre une bien belle surprise : un énorme cratère d'impact trône sur le limbe gauche de la planète, à moitié dans la lumière et à moitié dans la nuit. Son diamètre atteint 1300 kilomètres ; on l'a baptisé Caloris Planitia. Cette troisième image le montre de manière plus détaillée :



Mais ce n'est pas tout. La plus grosse surprise que réservait Mercure à son visiteur robotique était la découverte d'un champ magnétique global. D'après l'exemple que donnent la Terre et la théorie construite sur cet exemple, une planète doit être grande et tourner rapidement sur elle-même pour posséder un champ magnétique global. Mars, qui tourne presque aussi vite que la Terre mais qui est dix fois plus léger ne possède pas de champ magnétique. Normal, pense-t-on. Vénus, qui est presque aussi grande que la Terre mais qui tourne très lentement sur elle-même ne possède pas de champ magnétique non plus. Tout aussi normal, pense-t-on. Mercure, qui est une toute petite planète et qui tourne lentement sur lui-même représente le dernier endroit où l'on s'attendait à trouver un champ magnétique global. Et pourtant !

Comme Mariner 10 est passée "derrière" Mercure pendant ce premier survol, la partie du globe mercurien qui se trouvait juste en face du Soleil n'a pas pu être photographiée. Pour faire le lien entre les deux parties balayées par les caméras de la sonde, cette dernière est passée "devant" Mercure", donc au-dessus de sa face éclairée, le 21 septembre 1974 à 21 heure 59 minutes T.U. Ce survol assez lointain (près de 50 000 kilomètres d'altitude) s'est surtout concentré sur l'hémisphère sud.

Pour sa troisième approche de Mercure, Mariner 10 emprunta un trajet semblable à celui du premier survol, c'est-à-dire au-dessus de la face plongée dans la nuit. Désireux d'en savoir plus sur le champ magnétique mercurien, les opérateurs firent passer la sonde à 327 kilomètres d'altitude le 16 mars 1975 à 22 heure, 39 minutes et 23 secondes Temps Universel. Cette proximité record se fit sentir sur la qualité des images : les meilleures montrent des détails dont la taille est inférieure à 150 mètres. En voici un exemple :



Ce troisième survol apporta la preuve de l'existence d'un champ magnétique global, qui restait alors à expliquer. Ce troisième survol fut également le dernier : le contact avec Mariner 10 est interrompu définitivement le 24 mars 1975.

J'ai choisi le petit nombre de quatre images pour illustrer ce que Mariner 10 a photographié de plus représentatif sur Mercure :





En haut à gauche : cette crête qui traverse un cratère de part en part résulte probablement de la contraction de la planète suite à son refroidissement. Le volume total de Mercure a ainsi diminué sans que se surface ne puisse se réduire. Résultat : ces fractures ont servi à escamoter la surface en excès, en faisant passer un pan de la crête sous l'autre.

En haut à droite : ce terrain à l'aspect tourmenté se situe aux antipodes du bassin d'impact Caloris. Selon les planétologues, les ondes sismiques soulevées par le formidable impact qui a creusé Caloris se sont focalisées et télescopées à l'autre extrémité de la planète, bouleversant une région entière par d'innommables tremblements de terre, morcelant les remparts des cratères et ouvrant des fissures par lesquelles s'est insinuée la lave : le grand cratère en bas à gauche du cliché en est presque complètement rempli.

En bas à gauche : sur la Lune, les mers sont plus sombres que le reste de la surface, montagneuse et couverte de cratères. Sur Mercure, c'est l'inverse ! Dans le coin inférieur droit, on remarque facilement la région en forme de quart de cercle plus claire et plus lisse que les alentours. La raison se situe certainement dans la composition chimique du magma qui s'est épanché en surface. Mais Mariner 10 n'emportait aucun instrument capable de déterminer cette composition chimique, et le mystère reste entier.

En bas à droite : un pan du rempart qui entoure Caloris Planitia. Ce rempart se prolonge vers l'extérieur par des "effilochements" de collines, qui ne sont rien d'autre que du matériau éjecté par l'impact et déposé plus loin sur la surface mercurienne. On retrouve de tels éjecta jusqu'à mille kilomètres hors des remparts... Les environs de Caloris sont par ailleurs recouverts de plaines de lave, ce qui indique que l'impact a provoqué, ou du moins favorisé, une nette poussée du volcanisme dans la région.

Avec MESSENGER, quid novi sub sole ? Eh bien, Mariner 10 n'a photographié que 46 % de la surface mercurienne (et encore, 30 % de la surface couverte se prête aux études planétologiques : le reste a été pris selon un angle trop rasant pour bien exposer la surface), et son successeur découvrira une tranche de la planète large de 90° en longitude située à l'ouest de Caloris Planitia. Par conséquent, nous verrons enfin le bassin d'impact en entier ! Le magnétomètre de MESSENGER sera aux aguets pour découvrir si le champ magnétique a connu des variations depuis trente ans. L'atmosphère très ténue qu'avait découvert mariner 10 fera également l'objet de nouveaux sondages destinés à détecter d'éventuelles variations depuis les années 70. Enfin, MESSENGER embarque de quoi dresser des cartes chimiques de la surface. L'histoire de la planète Mercure, que beaucoup estiment morne et peu agitée, révèlera alors ses secrets.

Cette rétrospective est fort succincte et ne reprend qu'une bien petite partie de la mission, qui nous a rapporté plusieurs milliers de clichés - donc des données bien plus détaillées que celles figurant ici - et son lot d'anecdotes. Presque toutes les données techniques sont passées sous silence, mais les illustrations offrent néanmoins un relativement bon aperçu de ce qui a constitué pendant trois décennies l'ensemble de nos connaissances sur la surface mercurienne. C'était là mon but principal.
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