Atmosphère de Mercure

L’exosphère mercurienne est constituée d’une variété d’espèces provenant soit du vent solaire, soit de la croûte planétaire. Les premiers constituants découverts sont l’hydrogène atomique (H), l’hélium (He) et l’oxygène atomique (O), qui ont été observés par le photomètre à rayonnement ultraviolet de la sonde spatiale Mariner 10 en 1974. Les concentrations de ces éléments à proximité de la surface ont été estimées comme variant de 230 cm-3 pour l’hydrogène à 44 000 cm-3 pour l’oxygène, avec une concentration intermédiaire d’hélium. En 2008, la sonde MESSENGER a confirmé la présence d’hydrogène atomique, bien que sa concentration semble plus élevée que l’estimation de 1974. On pense que l’hydrogène et l’hélium exosphériques de Mercure proviennent du vent solaire, tandis que l’oxygène est probablement d’origine crustale.

Ca et Mg dans la queue

La quatrième espèce détectée dans l’exosphère de Mercure était le sodium (Na). Il a été découvert en 1985 par Drew Potter et Tom Morgan, qui ont observé ses raies d’émission Fraunhofer à 589 et 589,6 nm. La densité moyenne de la colonne de cet élément est d’environ 1 × 1011 cm-2. On observe que le sodium se concentre près des pôles, formant des points brillants. Son abondance est également accrue près du terminateur de l’aube par rapport au terminateur du crépuscule. Certaines recherches ont affirmé l’existence d’une corrélation entre l’abondance du sodium et certaines caractéristiques de surface telles que Caloris ou les points lumineux radio, mais ces résultats restent controversés. Un an après la découverte du sodium, Potter et Morgan ont signalé que le potassium (K) est également présent dans l’exosphère de Mercure, bien qu’avec une densité de colonne inférieure de deux ordres de grandeur à celle du sodium. Les propriétés et la distribution spatiale de ces deux éléments sont par ailleurs très similaires. En 1998, un autre élément, le calcium (Ca), a été détecté avec une densité de colonne inférieure de trois ordres de grandeur à celle du sodium. Les observations de la sonde MESSENGER en 2009 ont montré que le calcium est concentré principalement près de l’équateur, à l’inverse de ce qui est observé pour le sodium et le potassium. D’autres observations de Messenger rapportées en 2014 notent que l’atmosphère est complétée par des matériaux vaporisés à la surface par des météores à la fois sporadiques et lors d’une pluie de météores associée à la comète Encke.

En 2008, le spectromètre plasma à imagerie rapide (FIPS) de la sonde MESSENGER a découvert plusieurs ions moléculaires et différents dans le voisinage de Mercure, notamment H2O+ (vapeur d’eau ionisée) et H2S+ (sulfure d’hydrogène ionisé). Leurs abondances par rapport au sodium sont d’environ 0,2 et 0,7, respectivement. D’autres ions tels que H3O+ (hydronium), OH (hydroxyle), O2+ et Si+ sont également présents. Lors de son survol en 2009, le canal du spectromètre ultraviolet et visible (UVVS) du spectromètre de composition atmosphérique et de surface de Mercure (MASCS) à bord de la sonde spatiale MESSENGER a révélé pour la première fois la présence de magnésium dans l’exosphère mercurienne. L’abondance à proximité de la surface de ce constituant nouvellement détecté est à peu près comparable à celle du sodium.

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