En tant qu'étoile du matin, étoile du soir et objet naturel le plus brillant du ciel (après la Lune), les êtres humains connaissent Vénus depuis des temps immémoriaux. Même s'il faudrait plusieurs milliers d'années avant qu'elle ne soit reconnue comme une planète, elle fait partie de la culture humaine depuis le début de l'histoire enregistrée.
Pour cette raison, la planète a joué un rôle vital dans la mythologie et les systèmes astrologiques d'innombrables peuples. Avec l'aube de l'ère moderne, l'intérêt pour Vénus a augmenté et les observations faites sur sa position dans le ciel, les changements d'apparence et les caractéristiques similaires à la Terre nous ont beaucoup appris sur notre système solaire.
Taille, masse et orbite:
En raison de sa taille, de sa masse, de sa proximité avec le Soleil et de sa composition similaires, Vénus est souvent appelée la «planète sœur» de la Terre. Avec une masse de 4,8676 × 1024 kg, une surface de 4,60 x 108 km², et un volume de 9,28 × 1011 km3, Vénus est 81,5% aussi massive que la Terre, et a 90% de sa superficie et 86,6% de son volume.
Vénus orbite autour du Soleil à une distance moyenne d'environ 0,72 UA (108 000 000 km / 67 000 000 mi) avec presque aucune excentricité. En fait, avec son orbite la plus éloignée (aphélie) de 0,728 UA (108 939 000 km) et son orbite la plus proche (périhélie) de 0,718 UA (107 477 000 km), il a l'orbite la plus circulaire de toutes les planètes du système solaire.
Lorsque Vénus se situe entre la Terre et le Soleil, une position connue sous le nom de conjonction inférieure, elle fait l'approche la plus proche de la Terre de toute planète, à une distance moyenne de 41 millions de kilomètres (ce qui en fait la planète la plus proche de la Terre). Cela a lieu, en moyenne, une fois tous les 584 jours. La planète accomplit une orbite autour du Soleil tous les 224,65 jours, ce qui signifie qu'une année sur Vénus est de 61,5% aussi longue qu'une année sur Terre.
Contrairement à la plupart des autres planètes du système solaire, qui tournent sur leurs axes dans le sens antihoraire, Vénus tourne dans le sens horaire (appelée rotation «rétrograde»). Il tourne également très lentement, prenant 243 jours terrestres pour effectuer une seule rotation. Ce n'est pas seulement la période de rotation la plus lente de toute planète, cela signifie également qu'un jour sidéral sur Vénus dure plus longtemps qu'une année vénusienne.
Composition et caractéristiques de surface:
Peu d'informations directes sont disponibles sur la structure interne de Vénus. Cependant, sur la base de ses similitudes de masse et de densité avec la Terre, les scientifiques pensent qu'ils partagent une structure interne similaire - un noyau, un manteau et une croûte. Comme celui de la Terre, le noyau vénusien serait au moins partiellement liquide car les deux planètes se sont refroidies à peu près au même rythme.
Une différence entre les deux planètes est le manque de preuves de la tectonique des plaques, qui pourrait être due à sa croûte trop forte pour subduire sans eau pour la rendre moins visqueuse. Il en résulte une perte de chaleur réduite de la planète, l'empêchant de se refroidir et la possibilité que la chaleur interne soit perdue lors d'événements de resurfaçage majeurs périodiques. Ceci est également suggéré comme une raison possible pour laquelle Vénus n'a pas de champ magnétique généré en interne.
La surface de Vénus semble avoir été façonnée par une importante activité volcanique. Vénus compte également plusieurs fois plus de volcans que la Terre et compte 167 grands volcans de plus de 100 km de diamètre. La présence de ces volcans est due au manque de tectonique des plaques, ce qui se traduit par une croûte plus ancienne et plus préservée. Alors que la croûte océanique de la Terre est sujette à subduction aux limites de sa plaque et a en moyenne environ 100 millions d'années, la surface vénusienne est estimée à 300-600 millions d'années.
Il y a des indications que l'activité volcanique pourrait être en cours sur Vénus. Des missions effectuées par le programme spatial soviétique dans les années 1970 et plus récemment par l'Agence spatiale européenne ont détecté des orages dans l'atmosphère de Vénus. Puisque Vénus ne subit pas de précipitations (sauf sous forme d'acide sulfurique), il a été théorisé que la foudre est causée par une éruption volcanique.
D'autres preuves sont l'augmentation et la baisse périodiques des concentrations de dioxyde de soufre dans l'atmosphère, qui pourraient être le résultat d'éruptions volcaniques importantes et périodiques. Et enfin, des points chauds infrarouges localisés (probablement de l'ordre de 800 à 1100 K) sont apparus à la surface, ce qui pourrait représenter de la lave fraîchement libérée par des éruptions volcaniques.
La préservation de la surface de Vénus est également responsable de ses cratères d'impact, qui sont parfaitement préservés. Il existe près d'un millier de cratères, qui sont répartis uniformément sur la surface et varient de 3 km à 280 km de diamètre. Aucun cratère de moins de 3 km n'existe en raison de l'effet de l'atmosphère dense sur les objets entrants.
Essentiellement, les objets avec moins d'une certaine quantité d'énergie cinétique sont tellement ralentis par l'atmosphère qu'ils ne créent pas de cratère d'impact. Et les projectiles entrants de moins de 50 mètres de diamètre se fragmenteront et brûleront dans l'atmosphère avant d'atteindre le sol.
Atmosphère et climat:
Les observations de surface de Vénus ont été difficiles dans le passé, en raison de son atmosphère extrêmement dense, composée principalement de dioxyde de carbone avec une petite quantité d'azote. À 92 bar (9,2 MPa), la masse atmosphérique est 93 fois supérieure à celle de l'atmosphère terrestre et la pression à la surface de la planète est environ 92 fois supérieure à la surface terrestre.
Vénus est également la planète la plus chaude de notre système solaire, avec une température de surface moyenne de 735 K (462 ° C / 863,6 ° F). Cela est dû à l'atmosphère riche en CO² qui, avec des nuages épais de dioxyde de soufre, génère le plus fort effet de serre du système solaire. Au-dessus de la couche dense de CO², des nuages épais constitués principalement de dioxyde de soufre et de gouttelettes d'acide sulfurique dispersent environ 90% de la lumière solaire dans l'espace.
La surface de Vénus est effectivement isotherme, ce qui signifie qu'il n'y a pratiquement aucune variation de la température de surface de Vénus entre le jour et la nuit, ni l'équateur et les pôles. L'inclinaison axiale minuscule de la planète - inférieure à 3 ° par rapport à 23 ° sur Terre - minimise également les variations saisonnières de température. La seule variation sensible de température se produit avec l'altitude.
Le point le plus élevé de Vénus, Maxwell Montes, est donc le point le plus frais de la planète, avec une température d'environ 655 K (380 ° C) et une pression atmosphérique d'environ 4,5 MPa (45 bar).
Un autre phénomène courant est le vent fort de Vénus, qui atteint des vitesses allant jusqu'à 85 m / s (300 km / h; 186,4 mph) au sommet des nuages et fait le tour de la planète tous les quatre à cinq jours terrestres. À cette vitesse, ces vents se déplacent jusqu'à 60 fois la vitesse de rotation de la planète, tandis que les vents les plus rapides de la Terre ne représentent que 10 à 20% de la vitesse de rotation de la planète.
Les survols de Vénus ont également indiqué que ses nuages denses sont capables de produire des éclairs, tout comme les nuages sur Terre. Leur apparence intermittente indique un schéma associé à l'activité météorologique, et le taux de foudre est au moins la moitié de celui sur Terre.
Observations historiques:
Bien que les peuples anciens connaissaient Vénus, certaines cultures pensaient qu'il s'agissait de deux objets célestes distincts - l'étoile du soir et l'étoile du matin. Bien que les Babyloniens aient réalisé que ces deux «étoiles» étaient en fait le même objet - comme indiqué dans la tablette Vénus d'Ammisaduqa, datée de 1581 avant notre ère - ce n'est qu'au 6e siècle avant notre ère que cela devint une compréhension scientifique commune.
De nombreuses cultures ont identifié la planète avec leur déesse respective de l'amour et de la beauté. Vénus est le nom romain de la déesse de l'amour, tandis que les Babyloniens l'appelaient Ishtar et les Grecs l'appelaient Aphrodite. Les Romains ont également désigné l'aspect du matin de Vénus Lucifer (littéralement "Light-Bringer") et l'aspect du soir comme Vesper ("soir", "souper", "ouest"), qui étaient tous deux des traductions littérales des noms grecs respectifs ( Phosphore et Hesperus).
Le transit de Vénus devant le Soleil a été observé pour la première fois en 1032 par l'astronome perse Avicenne, qui a conclu que Vénus est plus proche de la Terre que le Soleil. Au 12ème siècle, l'astronome andalou Ibn Bajjah a observé deux taches noires devant le soleil, qui ont ensuite été identifiées comme les transits de Vénus et de Mercure par l'astronome iranien Qotb al-Din Shirazi au 13ème siècle.
Observations modernes:
Au début du XVIIe siècle, le transit de Vénus a été observé par l'astronome anglais Jeremiah Horrocks le 4 décembre 1639, depuis son domicile. William Crabtree, un autre astronome anglais et ami de Horrocks, a observé le transit en même temps, également depuis son domicile.
Lorsque le Galileo Galilei a observé la planète pour la première fois au début du XVIIe siècle, il a constaté qu'elle présentait des phases comme la Lune, variant du croissant au gibbeux à plein, et vice versa. Ce comportement, qui ne pouvait être possible que si Vénus était en orbite autour du Soleil, est devenu une partie du défi lancé par Galilée au modèle géocentrique ptolémaïque et à sa défense du modèle héliocentrique copernicien.
L'atmosphère de Vénus a été découverte en 1761 par le polymathe russe Mikhail Lomonosov, puis observée en 1790 par l'astronome allemand Johann Schröter. Schröter a découvert que lorsque la planète était un mince croissant, les cuspides s'étendaient sur plus de 180 °. Il a correctement supposé que cela était dû à la dispersion de la lumière du soleil dans une atmosphère dense.
En décembre 1866, l'astronome américain Chester Smith Lyman a fait des observations de Vénus depuis l'observatoire de Yale, où il faisait partie du conseil d'administration. Tout en observant la planète, il a repéré un anneau de lumière complet autour du côté obscur de la planète lorsqu'elle était à une conjonction inférieure, fournissant des preuves supplémentaires d'une atmosphère.
Peu de choses ont été découvertes sur Vénus jusqu'au 20e siècle, lorsque le développement des observations spectroscopiques, radar et ultraviolettes a permis de balayer la surface. Les premières observations UV ont été effectuées dans les années 1920, lorsque Frank E. Ross a constaté que les photographies UV révélaient des détails considérables, qui semblaient être le résultat d'une atmosphère inférieure dense et jaune avec de hauts nuages de cirrus au-dessus.
Les observations spectroscopiques du début du XXe siècle ont également donné les premiers indices sur la rotation vénusienne. Vesto Slipher a essayé de mesurer le décalage Doppler de la lumière de Vénus. Après avoir découvert qu'il ne pouvait détecter aucune rotation, il a supposé que la planète devait avoir une très longue période de rotation. Des travaux ultérieurs dans les années 1950 ont montré que la rotation était rétrograde.
Les observations radar de Vénus ont été effectuées pour la première fois dans les années 1960 et ont fourni les premières mesures de la période de rotation, qui étaient proches de la valeur moderne. Des observations radar dans les années 1970, à l'aide du radiotélescope de l'Observatoire Arecibo de Porto Rico, ont révélé pour la première fois des détails de la surface vénusienne - comme la présence des montagnes Maxwell Montes.
Exploration de Vénus:
Les premières tentatives d'exploration de Vénus ont été montées par les Soviétiques dans les années 1960 grâce au programme Venera. Le premier vaisseau spatial, Venera-1 (également connu à l'ouest sous le nom de Spoutnik-8) a été lancé le 12 février 1961. Cependant, le contact a été perdu sept jours après le début de la mission alors que la sonde se trouvait à environ 2 millions de kilomètres de la Terre. À la mi-mai, il a été estimé que la sonde était passée à moins de 100 000 km (62 000 miles) de Vénus.
Les États-Unis ont lancé le Mariner 1 sonde le 22 juillet 1962, avec l'intention de faire un survol de Vénus; mais là aussi, le contact a été perdu lors du lancement. le Mariner 2 , lancée le 14 décembre 1962, devint la première mission interplanétaire réussie et passa à 34 833 km (21 644 mi) de la surface de Vénus.
Ses observations ont confirmé des observations au sol antérieures qui indiquaient que, bien que le sommet des nuages soit frais, la surface était extrêmement chaude - au moins 425 ° C (797 ° F). Cela a mis fin à toutes les spéculations selon lesquelles la planète pourrait abriter la vie. Mariner 2 a également obtenu de meilleures estimations de la masse de Vénus, mais n'a pu détecter ni un champ magnétique ni des ceintures de rayonnement.
le Venera-3 vaisseau spatial était la deuxième tentative des Soviétiques pour atteindre Vénus, et leur première tentative de placer un atterrisseur sur la surface de la planète. Le vaisseau spatial a atterri sur Vénus le 1er mars 1966 et a été le premier objet créé par l'homme à pénétrer dans l'atmosphère et à frapper la surface d'une autre planète. Malheureusement, son système de communication a échoué avant de pouvoir renvoyer des données planétaires.
Le 18 octobre 1967, les Soviétiques réessayèrent avec le Venera-4 vaisseau spatial. Après avoir atteint la planète, la sonde est entrée avec succès dans l'atmosphère et a commencé à étudier l'atmosphère. En plus de noter la prévalence du dioxyde de carbone (90-95%), il a mesuré des températures supérieures à ce que Mariner 2 observé, atteignant près de 500 ° C. En raison de l'épaisseur de l'atmosphère de Vénus, la sonde est descendue plus lentement que prévu, et ses batteries se sont épuisées après 93 minutes alors que la sonde était encore à 24,96 km de la surface.
Un jour plus tard, le 19 octobre 1967, Mariner 5 effectué un survol à une distance de moins de 4000 km au-dessus des sommets des nuages. Initialement construit comme une sauvegarde pour le Mars Mariner 4, la sonde a été remontée pour une mission Vénus après Venera-4Le succès de. La sonde a réussi à collecter des informations sur la composition, la pression et la densité de l'atmosphère vénusienne, qui ont ensuite été analysées parallèlement à la Venera-4 données d'une équipe scientifique américano-soviétique lors d'une série de symposiums.
Venera-5 et Venera-6 ont été lancés en janvier 1969 et ont atteint Vénus les 16 et 17 mai. Compte tenu de la densité et de la pression extrêmes de l'atmosphère de Vénus, ces sondes ont pu atteindre une descente plus rapide et ont atteint une altitude de 20 km avant d'être écrasées - mais pas avant de rendre plus de 50 minutes de données atmosphériques.
le Venera-7 a été construit avec l'intention de renvoyer des données de la surface de la planète, et a été interprété avec un module de descente renforcé capable de résister à une pression intense. En entrant dans l'atmosphère le 15 décembre 1970, la sonde s'est écrasée à la surface, apparemment à cause d'un parachute déchiré. Heureusement, il a réussi à renvoyer 23 minutes de données de température et la première télémétrie de la surface d'une autre planète avant de se déconnecter.
Les Soviétiques ont lancé trois autres sondes Venera entre 1972 et 1975. La première a atterri sur Vénus le 22 juillet 1972 et a réussi à transmettre des données pendant 50 minutes. Venera-9 et 10 - qui sont entrés dans l'atmosphère de Vénus le 22 et le 25 octobre 1975, respectivement - ont tous deux réussi à renvoyer des images de la surface de Vénus, les premières images jamais prises du paysage d'une autre planète.
Le 3 novembre 1973, les États-Unis avaient envoyé le Mariner 10 sonde sur une trajectoire de fronde gravitationnelle devant Vénus en route vers Mercure. Le 5 février 1974, la sonde est passée à moins de 5790 km de Vénus, renvoyant plus de 4000 photographies. Les images, qui étaient les meilleures à ce jour, montraient que la planète était presque sans relief dans la lumière visible; mais a révélé des détails inédits sur les nuages en lumière ultraviolette.
À la fin des années 70, la NASA a commencé le projet Pioneer Venus, qui comprenait deux missions distinctes. Le premier était le Pioneer Venus Orbiter, qui s'est inséré dans une orbite elliptique autour de Vénus le 4 décembre 1978, où il a étudié son atmosphère et cartographié la surface pendant une période de 13 jours. Le second, le Pioneer Venus Multiprobe, a libéré un total de quatre sondes qui sont entrées dans l'atmosphère le 9 décembre 1978, renvoyant des données sur sa composition, les vents et les flux de chaleur.
Quatre autres missions d'atterrisseur Venera ont eu lieu entre la fin des années 70 et le début des années 80.Venera 11 et Venera 12 détecté des orages électriques vénusiens; et Venera 13 et Venera 14 a atterri sur la planète les 1er et 5 mars 1982, restituant les premières photographies couleur de la surface. Le programme Venera a pris fin en octobre 1983, lorsque Venera 15 et Venera 16 ont été placés en orbite pour effectuer la cartographie du terrain vénusien avec un radar à ouverture synthétique.
En 1985, les Soviétiques ont participé à une collaboration avec plusieurs États européens pour lancer le programme Vega. Cette initiative à deux vaisseaux spatiaux était destinée à tirer parti de l’apparition de la comète de Halley dans le système solaire intérieur et à combiner une mission avec un survol de Vénus. En route vers Halley les 11 et 15 juin, les deux vaisseaux spatiaux Vega ont largué des sondes de style Venera soutenues par des ballons dans la haute atmosphère - qui a découvert qu'elle était plus turbulente que ce qui avait été estimé précédemment et soumise à des vents violents et à de puissantes cellules de convection.
NASA Magellan le vaisseau spatial a été lancé le 4 mai 1989, avec pour mission de cartographier la surface de Vénus avec un radar. Au cours de sa mission de quatre ans et demi, Magellan a fourni les images les plus haute résolution à ce jour de la planète et a pu cartographier 98% de la surface et 95% de son champ de gravité. En 1994, au terme de sa mission, Magellan a été envoyé à sa destruction dans l'atmosphère de Vénus pour quantifier sa densité.
Vénus a été observée par le Galileo et Cassini vaisseau spatial pendant les survols de leurs missions respectives sur les planètes extérieures, mais Magellan était la dernière mission dédiée à Vénus depuis plus d'une décennie. Ce n'est qu'en octobre 2006 et juin 2007 que la sonde MESSENGER effectuerait un survol de Vénus (et collecterait des données) afin de ralentir sa trajectoire pour une éventuelle insertion orbitale de Mercure.
Le Venus Express, une sonde conçue et construite par l'Agence spatiale européenne, a réussi à prendre l'orbite polaire autour de Vénus le 11 avril 2006. Cette sonde a mené une étude détaillée de l'atmosphère et des nuages de Vénus et a découvert une couche d'ozone et un double tourbillon tourbillonnant au pôle sud avant de terminer sa mission en décembre 2014.
Missions futures:
L'Agence japonaise d'exploration aérospatiale (JAXA) a conçu un orbiteur Vénus - Akatsuki (anciennement «Planet-C») - pour effectuer une imagerie de surface avec une caméra infrarouge, des études sur la foudre de Vénus et pour déterminer l'existence du volcanisme actuel. L'engin a été lancé le 20 mai 2010, mais l'engin n'a pas pu entrer en orbite en décembre 2010. Son moteur principal est toujours hors ligne, mais ses contrôleurs tenteront d'utiliser ses petits propulseurs de contrôle d'attitude pour faire une autre tentative d'insertion orbitale le 7 décembre, 2015.
Fin 2013, la NASA a lancé la Venus Spectral Rocket Experiment, un télescope spatial sous-orbital. Cette expérience est destinée à mener des études sur les rayons ultraviolets de l'atmosphère de Vénus, dans le but d'en apprendre davantage sur l'histoire de l'eau sur Vénus.
L'Agence spatiale européenne (ESA) BepiColombo , qui lancera en janvier 2017, effectuera deux survols de Vénus avant d'atteindre l'orbite de Mercure en 2020. La NASA lancera le Solar Probe Plus en 2018, qui effectuera sept survols de Vénus au cours de sa mission de six ans pour étudier le Soleil.
Dans le cadre de son programme New Frontiers, la NASA a proposé de monter une mission de débarquement à Vénus appelée Explorateur in situ Venus d'ici 2022. Le but sera d'étudier les conditions de surface de Vénus et d'étudier les caractéristiques élémentaires et minéralogiques du régolithe. La sonde serait équipée d'un carottier pour forer dans la surface et étudier des échantillons de roches vierges non altérés par les conditions de surface difficiles.
Le vaisseau spatial Venera-D est une sonde spatiale russe proposée à Vénus, qui devrait être lancée vers 2024. Cette mission effectuera des observations de télédétection autour de la planète et déploiera un atterrisseur, basé sur la conception de Venera, capable de survivre pendant une longue durée en surface.
En raison de sa proximité avec la Terre et de sa similitude en termes de taille, de masse et de composition, Vénus était autrefois censée contenir la vie. En fait, l'idée que Vénus soit un monde tropical a persisté jusqu'au 20e siècle, jusqu'à ce que les programmes Venera et Mariner démontrent les conditions infernales absolues qui existent réellement sur la planète.
Néanmoins, on pense que Vénus aurait pu ressembler à la Terre, avec une atmosphère similaire et de l'eau chaude et coulante à sa surface. Cette notion est soutenue par le fait que Vénus se trouve à l'intérieur du bord intérieur de la zone habitable du Soleil et a une couche d'ozone. Cependant, en raison de l'effet de serre galopant et de l'absence de champ magnétique, cette eau a disparu il y a plusieurs milliards d'années.
Pourtant, il y a ceux qui croyaient que Vénus pourrait un jour soutenir les colonies humaines. Actuellement, la pression atmosphérique près du sol est beaucoup trop extrême pour que des colonies puissent être construites à la surface. Mais à 50 km au-dessus de la surface, la température et la pression atmosphérique sont similaires à celles de la Terre, et on pense que l'azote et l'oxygène existent. Cela a conduit à des propositions de construction de «villes flottantes» dans l'atmosphère vénusienne et à l'exploration de l'atmosphère à l'aide de dirigeables.
De plus, des propositions ont été faites suggérant que la Vénus devrait être terraformée. Celles-ci ont varié de l'installation d'un immense espace-ombre pour lutter contre l'effet de serre, à l'écrasement de comètes dans la surface pour souffler l'atmosphère. D'autres idées consistent à convertir l'atmosphère en utilisant du calcium et du magnésium pour séquestrer le carbone.
Tout comme les propositions visant à terraformer Mars, ces idées en sont toutes à leurs balbutiements et ont du mal à relever les défis à long terme associés au changement du climat de la planète. Cependant, ils montrent que la fascination de l'humanité pour Vénus n'a pas diminué avec le temps. D'être au centre de notre mythologie et de la première étoile que nous avons vue le matin (et la dernière que nous avons vue la nuit), Vénus est depuis devenue un sujet de fascination pour les astronomes et une perspective possible pour l'immobilier hors du monde .
Mais jusqu'à ce que la technologie s'améliore, Vénus restera la «planète sœur» hostile et inhospitalière de la Terre, avec une pression intense, des pluies d'acide sulfurique et une atmosphère toxique.
Nous avons écrit de nombreux articles intéressants sur Vénus ici à Space Magazine. Par exemple, voici La planète Vénus, Faits intéressants sur Vénus, Quelle est la température moyenne de Vénus?, Comment terraformons-nous Vénus? et coloniser Vénus avec des villes flottantes.
Astronomy Cast a également un épisode sur le sujet - Episode 50: Venus, et Larry Esposito et Venus Express.
Pour plus d'informations, n'oubliez pas de consulter Exploration du système solaire de la NASA: Vénus et Faits sur la NASA: Mission Magellan vers Vénus.
