Vénus

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Introduction

Par sa taille et sa masse, Vénus est la planète qui ressemble le plus à la Terre. C'est pourquoi on a longtemps considéré les deux planètes comme des soeurs jumelles. Pourtant, bien qu'elle ait reçu le nom de la déesse romaine de l'amour, de la beauté et de la fécondité, Vénus cache sous son épaisse couverture nuageuse un monde très hostile : une température moyenne d'environ 460°C, des volcans, des coulées de lave, des cratères, etc. On est finalement très loin d'une soeur jumelle de la Terre ! D'autre part, Vénus met 224,7 jours terrestres pour accomplir une révolution autour du Soleil alors qu'elle tourne sur elle-même en 243,02 jours. Le jour est de ce fait plus long que l'année et l'intervalle de temps entre deux levers de Soleil successifs est de 118 jours. De plus, Vénus tourne sur son axe dans le sens rétrograde, c'est-à-dire d'est en ouest alors que la Terre tourne sur elle-même d'ouest en est. Un homme qui effectuerait un séjour sur Vénus serait donc quelque peu déboussolé !

Malgré l'exploration de la planète par de nombreuses sondes spatiales, Vénus reste la planète tellurique la plus méconnue. Cela s'explique par le fait qu'il est impossible d'observer sa surface depuis la Terre, à cause de la couverture nuageuse qui recouvre en permanence toute la surface de la planète. Pourtant, l'étude de Vénus est très importante. Il reste de nombreuses énigmes à résoudre. Pourquoi la Terre et Vénus ont-elles connu des destinées si différentes alors qu'elles sont proches en terme de taille et de masse ? La Terre a-t-elle connu un jour un volcanisme aussi important que celui de Vénus ? Comment expliquer la rotation rétrograde de Vénus autour de son axe ? La structure interne de Vénus est-elle vraiment la même que celle de la Terre ? Toutes ces questions n'auront de réponses que si l'exploration de Vénus reprend. Grâce à l'Esa et sa sonde Venus Express, ce sera bientôt chose faite.

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Généralités

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Photos

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Les deux premières photographies (provenant respectivement de Pioneer Venus 1 et de Galileo) mettent en évidence la couverture nuageuse qui empêche toute observation directe de la surface de Vénus. La cartographie du sol (image du milieu) a d'ailleurs été réalisée par radar grâce la sonde américaine Magellan. Les données fournies par cette dernière ont en outre permis de reconstituer en trois dimensions certaines formations intéressantes telles que Maat Mons (image n°5), le deuxième plus haut volcan de la planète après Maxwell Montes. Mais les photos les plus impressionnantes de Vénus sont sans aucun doute celles envoyées par les atterrisseurs soviétiques Venera (photo n°4), qui ont observé 'de l'intérieur' l'enfer vénusien.

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Structure

Atmosphère

La surface de Vénus est en permanence cachée par une épaisse couverture nuageuse. De ce fait, jusqu'au milieu du XXe siècle, certains scientifiques ont cru que Vénus était une planète froide, plongée continuellement dans l'obscurité. En réalité, l'effet de serre est si important qu'il élève la température à la surface de 500°C (contre environ 35°C sur Terre). En conséquence, le thermomètre affiche facilement 450°C sur Vénus. Le principal responsable de cet effet de serre hors norme est le dioxyde de carbone, qui représente 96,5% de l'atmosphère vénusienne. On trouve aussi dans cette dernière de l'azote (3,4%) et des traces d'autres gaz comme l'argon.

Vue au télescope depuis la Terre, Vénus ressemble à un disque blanc sans détail apparent. Cela s'explique par la présence d'une brume située à une altitude de 90 km et contenant de petits cristaux de glace. Sous cette brume se trouvent des nuages plus ou moins denses d'acide sulfurique, qui s'étendent entre 45,5 et 70 km au-dessus de la surface de Vénus. La basse atmosphère, quant à elle, est composée essentiellement de dioxyde de carbone. Malgré l'importante couverture nuageuse, la visibilité à la surface de Vénus est d'environ trois kilomètres et la luminosité est celle d'une journée brumeuse sur Terre. Enfin, il est à noter que la haute atmosphère de Vénus effectue le tour de la planète en quatre jours seulement, avec des vents atteignant 360 km/h. Ce phénomène est appelé super-rotation.

Surface et croûte

On trouve de très nombreux volcans sur Vénus : 85% de la surface est constituée de plaines volcaniques. La plupart de ces volcans sont de petits dômes d'un diamètre d'une dizaine de kilomètres. Cependant, on a aussi découvert environ 230 volcans d'un diamètre compris entre 20 et 100 km ainsi qu'environ 140 volcans d'un diamètre supérieur à 100 km. Ces découvertes s'expliquent par les pressions et les températures très élevées sur Vénus, qui permettent à la lave de s'écouler plus loin que sur Terre avant de se solidifier. Du fait de l'activité volcanique très importante, la surface de Vénus est assez jeune puisqu'elle est âgée d'environ 500 millions d'années en moyenne. On pense que la formation du sol n'est pas encore achevée.

Outre les volcans, on trouve aussi à la surface de Vénus de grands cratères météoritiques. La taille importante de ces cratères, comparée à ceux de la Terre, s'explique par l'épaisseur de l'atmosphère. En effet, seuls les plus gros astéroïdes atteignent le sol alors que les plus petits se désintègrent dans l'atmosphère.

L'observation de la surface de Vénus grâce aux ondes radar a permis de mettre en évidence l'existence de deux hautes terres, qui font immédiatement penser aux continents terrestres : il s'agit d'Aphrodite Terra et d'Ishtar Terra. Cette dernière abrite le point culminant de Vénus, Maxwell Montes, qui, avec ses 10,6 km d'altitude, dépasse le mont Everest.

L'étude de la surface a également permis la découverte de deux structures typiques du sol de Vénus : les coronae, qui sont des fractures concentriques en forme d'anneaux, et les arachnoïdes, qui sont des réseaux de fractures. Enfin, les épanchements de lave constatés autour de nombreux cratères d'impact montrent que la croûte de Vénus n'est pas très épaisse (quelques dizaines de kilomètres, comme celle de la Terre). Elle ne représente en effet que 0,5% du rayon de la planète et serait composée de roches silicatées et de métaux.

Manteau et noyau

Compte tenu de leurs tailles assez proches, on suppose que Vénus et la Terre ont à peu près la même structure interne. Ainsi, Vénus posséderait un manteau représentant environ 52,5% du rayon de la planète et composé essentiellement de silicates de roche et d'oxydes de métaux. On pense que, comme celui de la Terre, le noyau de Vénus est constitué de deux parties : un noyau externe et un noyau interne. Le premier serait constitué de fer et de nickel liquides et représenterait environ 30% du rayon de la planète alors que le second serait composé de fer et de nickel solides et représenterait environ 17% du rayon de Vénus.

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Orbite

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Connue depuis l'Antiquité, Vénus est facilement observable dans le ciel du matin ou du soir du fait de sa luminosité importante. Sa magnitude apparente peut en effet atteindre -4,6, ce qui en fait le troisième objet le plus brillant du ciel après le Soleil et la Lune ! Avec des jumelles, il est possible d'observer le croissant de Vénus lorsqu'elle se situe près de la Terre. Cependant, un télescope est nécessaire pour admirer le cycle de phases dans sa totalité. Malheureusement, la couverture nuageuse de Vénus empêche l'observation de sa surface.

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Exploration

L'exploration automatisée de Vénus commence très tôt dans l'histoire de la conquête spatiale. En effet, l'Étoile du Berger est non seulement notre plus proche voisine, mais c'est aussi une planète très mystérieuse car sa surface est inobservable depuis la Terre à cause de la couverture nuageuse qui la masque en permanence. On ignore tout des conditions qui règnent au sol. Fait-il chaud ou froid ? Les rayons du Soleil parviennent-ils à traverser l'atmosphère et ses épais nuages ? Quelle est la composition de l'air ? Ce sont les sondes spatiales qui vont permettre de répondre à toutes ces interrogations.

Des débuts difficiles

Le premier engin envoyé vers Vénus est américain. Il s'agit de Pioneer 5, lancée le 11 mars 1960, qui doit étudier l'espace interplanétaire et survoler notre voisine. Suite à une défaillance du lanceur, la sonde est placée sur une mauvaise trajectoire et seul le premier de ces deux objectifs sera atteint. En février 1961, c'est au tour de l'URSS de tenter sa chance. Le 4, la sonde Spoutnik 7 ne parvient pas à échapper à l'attraction gravitationnelle de la Terre et reste donc en orbite autour de celle-ci. Le 12, en revanche, Venera 1 prend la direction de Vénus. Malheureusement, après avoir parcouru environ deux millions de kilomètres, l'engin devient complètement muet et ne renvoie donc aucune donnée lorsqu'il survole sa cible quelques mois plus tard.

L'année suivante, les Soviétiques repartent à l'assaut de l'Étoile du Berger avec trois sondes baptisées Spoutnik 19, 20 et 21. Mais la fusée Molniya chargée de leur lancement échoue à trois reprises... Les Américains, de leur côté, n'ont pas plus de succès avec Mariner 1, qui est volontairement détruite avec son lanceur le 22 juillet car celui-ci menace de retomber sur Terre suite à un problème concernant le système de guidage. Une nouvelle tentative est effectuée le 27 août avec Mariner 2. Cette fois, le lancement est réussi et la sonde se dirige vers Vénus. Le 14 décembre, elle la survole à 34 773 km et révèle aux Terriens l'enfer vénusien : au sol, la pression est supérieure à 20 bars et la température grimpe au-dessus de 200°C. La rotation lente et rétrograde de la planète est également mise en évidence : elle est alors estimée à environ 230 jours (± 50 jours). Mariner 2 découvre aussi la prédominance du dioxyde de carbone dans l'atmosphère et l'absence de champ magnétique détectable.

En 1964, l'URSS lance Cosmos 27 et Zond 1 vers Vénus, respectivement le 27 mars et le 2 avril, mais les deux missions échouent. Malgré cela, les ingénieurs soviétiques ne baissent pas les bras et lancent le 12 novembre 1965 la sonde Venera 2. Celle-ci est suivie à peine quatre jours plus tard par Venera 3. La première tombe en panne durant le voyage. La seconde, en revanche, arrive à destination en bonne 'santé' et largue le 1er mars 1966 un module de descente comprenant plusieurs instruments scientifiques. Hélas, les communications entre les deux engins sont interrompues avant que des données n'aient pu être transmises par la capsule. On est donc loin d'un triomphe mais l'URSS vient tout de même de réaliser un bel exploit car c'est la première fois qu'une sonde s'écrase à la surface d'une autre planète. A noter qu'un troisième vaisseau, baptisé Cosmos 96, est lancé au cours du mois de novembre 1965 (le 23 précisément), mais il ne parvient pas à quitter l'orbite terrestre, probablement à cause de l'explosion du système propulsif au moment de l'insertion sur la trajectoire de transfert vers Vénus.

Les premières données in situ

Le 12 juin 1967, c'est encore l'Union Soviétique qui envoie une sonde vers la deuxième planète du système solaire. Il s'agit de Venera 4, dont la mission est similaire à celle de Venera 3 : survoler Vénus et y larguer un module de descente. Cette fois, le succès est total ! Le 18 octobre, la capsule pénètre dans l'atmosphère vénusienne et émet entre 55 et 24,96 km d'altitude. Elle fournit de précieuses informations sur la composition et la densité de l'air mais aussi sur la pression et la température. Il semble d'ailleurs que ce soit cette dernière qui ait été fatale à l'engin, la dernière mesure indiquant 274°C. Le lendemain de ce nouvel exploit soviétique, la sonde américaine Mariner 5 (partie le 14 juin) survole à son tour l'Étoile du Berger. Elle confirme la proportion très importante de dioxyde de carbone dans l'atmosphère et la densité importante de celle-ci. Elle permet aussi de déterminer avec une plus grande précision la période de rotation de la planète. L'année 1967 est donc marquée par deux beaux succès... mais aussi par un échec : celui de Cosmos 167, lancée le 17 juin, qui ne parvient pas à échapper à l'attraction gravitationnelle de la Terre et retombe dans l'atmosphère huit jours plus tard.

L'exploration de Vénus reprend ensuite en janvier 1969, avec le lancement des sondes Venera 5 et 6 par l'URSS. Les modules de descente résistent respectivement 53 et 51 minutes à l'enfer vénusien et transmettent de nombreuses données. C'est une belle prouesse technologique mais le but ultime, à savoir faire atterrir un engin encore 'en vie', n'est pas encore atteint... Il faut pour cela attendre l'année suivante et l'arrivée le 15 décembre de Venera 7, partie de la Terre le 17 août. L'atterrisseur de la mission traverse l'atmosphère vénusienne avant de se poser en douceur. Il continue alors d'émettre un faible signal pendant 23 minutes et indique, entre autres, une température de 474°C et une pression de 90 bars. C'est la première fois qu'un engin fabriqué par l'Homme émet depuis la surface d'une autre planète : un nouvel exploit à inscrire au palmarès de l'Union Soviétique. Le second vaisseau Venera de 1970, lancé cinq jours après son prédécesseur, ne connaît hélas pas le même succès puisqu'il reste en orbite terrestre suite à une défaillance de l'étage de transfert et reçoit le nom de Cosmos 359.

En 1972, le scénario se répète : l'URSS envoie deux sondes à destination de l'Étoile du Berger mais seule la première, lancée le 27 mars, parvient à quitter la banlieue terrestre. Elle devient ainsi Venera 8 et atteint son objectif le 22 juillet. Le module de descente atterrit sans encombre et confirme les données fournies deux ans plus tôt par Venera 7 concernant la pression et la température. Par ailleurs, sont étudiées pour la première fois la composition du sol et le niveau de luminosité. Ce dernier se révèle comparable à celui d'une journée nuageuse sur Terre et il est donc suffisant pour réaliser des clichés : ce sera la mission des prochains vaisseaux Venera... Les États-Unis, de leur côté, se contentent d'un simple survol de Vénus le 5 février 1974 par Mariner 10, alors en route pour Mercure. La sonde prend environ 4 000 photographies de la planète, dont les premières à haute résolution dans l'ultraviolet. Ces observations mettent notamment en  évidence la super-rotation de l'atmosphère en quatre jours.

Les premières photographies de la surface

La sonde soviétique Venera 9 quitte la Terre le 8 juin 1975 à bord d'une fusée Proton. Elle est imitée à peine six jours plus tard par sa soeur jumelle Venera 10. Le profil des deux missions est identique : deux jours avant d'atteindre Vénus, l'orbiteur et le module de descente se séparent puis, tandis que le premier modifie sa trajectoire afin de préparer sa satellisation, le second fonce droit vers la planète. Le 22 et le 25 octobre, les atterrisseurs traversent l'atmosphère vénusienne avant de se poser dans Beta Regio. Ils continuent ensuite d'émettre pendant respectivement 53 et 65 minutes et envoient alors les premières images en noir et blanc de la surface. Quoique d'assez mauvaise qualité, elles montrent clairement de grandes étendues désertiques couvertes de roches volcaniques sombres aux arêtes vives. Après la perte des modules de descente, les missions Venera 9 et 10 se poursuivent avec les orbiteurs. Ceux-ci, équipés de divers instruments (dont un photomètre français), étudieront Vénus jusqu'en mars 1976.

L'année 1978 est marquée par le lancement de quatre sondes à destination de Vénus. Deux d'entre elles sont américaines : il s'agit de Pioneer Venus 1 et 2, alias Pioneer 12 et 13. La première décolle de Cap Canaveral le 20 mai à bord d'un lanceur Atlas 5 puis, le 4 décembre, elle se satellise autour de la deuxième planète du système solaire. Elle commence alors à l'étudier en détails à l'aide de ses douze instruments. Sa mission dure jusqu'en août 1992, date à laquelle elle brûle dans l'atmosphère vénusienne, faute de carburant pour rehausser sa trajectoire. Les observations réalisées par le radar de Pioneer Venus 1, combinées à celles des radiotélescopes de Goldstone et d'Arecibo, permettent de cartographier à faible résolution 93% de la surface de Vénus. C'est ainsi que sont découverts, en autres, les deux 'continents' Aphrodite Terra et Ishtar Terra. Le vaisseau Pioneer Venus 2 quitte la Terre le 8 août 1978 et se dirige à son tour vers l'Étoile du Berger. Mais, contrairement à son prédécesseur, il n'a pas pour objectif de se mettre en orbite : il doit envoyer quatre sondes dans l'atmosphère vénusienne, avant d'y plonger à son tour. La séparation du premier et plus grand module de descente a lieu le 16 novembre. Les trois autres, plus petits et identiques entre eux, sont largués le 20 novembre. Enfin, le 9 décembre, les cinq engins atteignent leur cible et recueillent de nombreuses données sur l'atmosphère. De plus, la répartition des sondes permet une étude comparative de la face diurne et de la face nocturne de Vénus.

Les deux autres sondes vénusiennes de l'année 1978 sont soviétiques : il s'agit de Venera 11 et 12, lancées au mois de septembre. Leur mission est un succès puisque les orbiteurs se satellisent sans problème et que les atterrisseurs 'survivent' respectivement 95 et 110 minutes après leur atterrissage. Seul bémol, ceux-ci ne transmettent aucune photographie de la surface, soit à cause de problèmes techniques, soit tout simplement en raison de l'absence de système d'imagerie. Il faut donc attendre Venera 13 et 14, dont les modules de descente se posent sur Vénus en mars 1982, pour obtenir de nouveaux clichés. Ceux-ci sont pour la première fois en couleur (cliquez ici pour en voir un). Par ailleurs, les deux engins prélèvent des échantillons du sol et les déposent dans une chambre spéciale pour les analyser : les roches vénusiennes s'avèrent avoir une composition similaire à celle des basaltes terrestres.

Les dernières grandes missions vénusiennes

Les vaisseaux Venera 15 et 16, lancés les 2 et 7 juin 1983, ne possèdent pas de module d'atterrissage. Ce sont des orbiteurs destinés à cartographier la surface de Vénus : en huit mois, leurs radars balayent une bonne partie de l'hémisphère Nord de la planète, entre le pôle et 30° de latitude. Par ailleurs, des mesures de température de la haute atmosphère sont effectuées à l'aide d'un spectromètre infrarouge. En décembre 1984, l'URSS lance les sondes Vega 1 et 2, qui doivent survoler la comète de Halley. Pour cela, elles utilisent l'assistance gravitationnelle de l'Étoile du Berger en juin 1985 et y larguent alors deux modules de descente. Vers 50 km d'altitude, ceux-ci libèrent chacun un ballon destiné à 'flotter' dans l'atmosphère et poursuivent leur route vers le sol. Hélas, l'atterrisseur de Vega 1 est victime d'une anomalie : ses instruments dédiés à l'étude de la surface sont activés à environ 20 km d'altitude, peut-être à cause de vents exceptionnellement forts. Celui de Vega 2, pour sa part, fonctionne correctement et continue à émettre pendant 56 minutes après s'être posé. Les deux ballons, fournis par la France, sont suivis pendant 46 heures par un réseau de 18 stations terrestres. Ils apportent de nombreuses informations sur la dynamique des masses d'air et révèlent notamment des mouvements verticaux qu'aucune sonde n'avait encore détecté.

Lancée par la navette spatiale Atlantis le 4 mai 1989, la sonde américaine Magellan se satellise autour de Vénus le 10 août de l'année suivante. Son objectif est de réaliser une cartographie quasi-complète de la planète et de déterminer sa topographie précise, mais aussi d'étudier son champ de gravité et sa structure géologique. Pour cela, elle est équipée d'un radar dont la résolution peut atteindre 75 m par pixel. Magellan scrute ainsi la surface de Vénus jusqu'au 12 octobre 1994, veille de son entrée et de sa destruction dans l'atmosphère. Les données fournies par la sonde couvrent 98% de la planète et permettent de reconstituer en trois dimensions des formations intéressantes comme certains grands volcans par exemple. Elles indiquent par ailleurs que la surface de Vénus est relativement jeune et donc qu'elle a été souvent remodelée par le volcanisme. Selon certains spécialistes, celui-ci pourrait même être encore actif de nos jours...

Bien que partie plusieurs mois après Magellan, la sonde Galileo arrive aux abords de Vénus avant elle, en février 1990. Mais son but n'est pas de se satelliser autour de la planète : elle doit simplement utiliser sa force gravitationnelle pour se propulser vers Jupiter. De même, le vaisseau Cassini-Huygens la survole deux fois (le 26 avril 1998 et le 24 juin 1999) pour atteindre Saturne, sa destination finale. Malgré cela, la deuxième planète du système solaire semble délaissée : la première phase de son exploration est terminée... Et pourtant, on est encore très loin d'avoir percé tous ses mystères ! De nombreuses questions, concernant notamment ses volcans, son atmosphère ou encore son champ magnétique, restent en suspens.

La nouvelle vague

9 novembre 2005, 3h33 TU, cosmodrome de Baïkonour : la sonde européenne Venus Express s'envole à bord d'un lanceur Soyouz Fregat. Ce n'est pas un petit événement car c'est la première fois depuis plus de 16 ans qu'une mission est entièrement dédiée à la 'sœur' de la Terre ! La mise en orbite a lieu le 11 avril 2006 et la phase scientifique débute le 4 juin. Les travaux de Venus Express portent principalement sur l'atmosphère de la planète, mais le (très faible) champ magnétique de celle-ci ainsi que sa surface sont également étudiés. La durée nominale de la mission est de 500 jours en orbite vénusienne. Si vous souhaitez en savoir plus sur cette sonde, vous pouvez consulter la page qui lui est consacrée (cliquez ici pour y accéder).

L'Europe n'est pas la seule à s'intéresser à l'Étoile du Berger puisque le Japon prépare actuellement la sonde Planet C, qui devrait être lancée en 2008 par une fusée M5. Cet orbiteur étudiera en particulier la super-rotation de la haute atmosphère vénusienne et tentera par ailleurs de détecter des éruptions volcaniques ainsi que des éclairs. Enfin, la sonde Messenger de Nasa, dont la cible est Mercure, survolera Vénus par deux fois, le 24 octobre 2006 et le 6 juin 2007. Le vaisseau Bepi-Columbo (Esa-Jaxa), lui aussi consacré à l'étude de la première planète du système solaire, pourrait en faire de même au début de la prochaine décennie (le lancement est prévu pour 2012).

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