La sonde BepiColombo de l’ESA se prépare au troisième survol de Mercure

Mercure recèle encore de nombreux mystères. Jusqu’à présent, seules deux missions spatiales dans les années 1970 et 2010 ont permis d’étudier la planète. Afin de mieux comprendre son fonctionnement et sa formation, une sonde y a été envoyée en 2018 : c’est la mission BepiColombo.

C’est un projet mené sur 12 années et coordonné par les agences spatiales européenne (ESA) et japonaise(JAXA), auquel ont participé les chercheurs du pôle SPACE de l’Institut naXys, à travers le projet ROMEO (Rotation Of Mercury and Equations of an Orbiter), financé par l’ESA, le FNRS et l’UNamur, dont la Professeure Anne Lemaître était la promotrice.

L'équipe de chercheurs qui a travaillé sur le projet: Nicolas Rambaux, Julien Dufey, Juan Navarro, Sandrine D’Hoedt, Benoit Noyelles, Sébastien Wailliez, Julien Frouard, Christoph Lotka, Damya Souami, et Marco Sansottera.

Les objectifs de la mission spatiale sont multiples : étudier la formation et l’évolution de la planète pour mieux comprendre la formation du système solaire, analyser sa géologie et ses cratères. Mais aussi examiner son orbite, sa magnétosphère, son atmosphère, ses eaux et glaces, ou encore son environnement cosmique.  Le projet ROMEO s’est concentré particulièrement sur la structure du noyau et la composition de Mercure.

Mercure est la seule planète de notre système solaire ayant une rotation avec une résonance spin-orbite 3:2. C'est-à-dire qu'elle tourne trois fois sur elle-même pendant qu'elle effectue deux révolutions autour du Soleil.

Les satellites naturels, comme la Lune, fonctionnent selon la rotation synchrone 1 :1 indiquant qu’ils effectuent une rotation sur eux-mêmes en une orbite autour de leur planète. Étudier la rotation d'une planète est important car cela donne des indications sur la nature de celle-ci (densité, composition, ...). De la même manière qu’un œuf cru tournera moins vite sur lui-même qu’un œuf dur, la composition du noyau d’une planète influence sa rotation.

Les mécanismes que les chercheurs proposent pour expliquer la rotation de Mercure doivent aussi expliquer une autre anomalie de Mercure : sa densité très forte indiquant une proportion anormalement haute d'éléments lourds dans sa structure interne.

Pour étudier comment Mercure s’est retrouvée dans son état de rotation actuel, les chercheurs se basent sur des théories existantes : celle des marées d'une part, qui explique qu'au moment où elle achève sa formation, une planète tourne rapidement sur elle-même pour ensuite lentement ralentir à cause des effets de marée (sous l’action gravitationnelle du Soleil), et d'autre part, celle qui explique la composition de Mercure en supposant une évaporation lente des éléments légers.

La nouveauté de l’approche des chercheurs namurois a été de combiner ces deux théories avec une description rhéologique la plus réaliste possible du matériau constituant Mercure. Ils ont effectué pour cela de nombreuses et complexes simulations numériques grâce au supercalculateur Hercules de la plateforme PTCI de l'UNamur.

Ces travaux théoriques ont permis de préparer des tests efficaces pour le moment où le satellite sera en orbite autour de Mercure et enverra ses données.

Depuis décembre 2022, l’UNamur a intégré l’alliance européenne European Space University for Earth and Humanity (UniversEH) axée sur la thématique de l’espace. Une réelle reconnaissance de l’expertise de l’UNamur dans le domaine du spatial, et une porte d’entrée à de nouvelles collaborations internationales tant en matière d’enseignement que de recherche, autour d’un domaine porteur d’emploi et de développement socio-économique.

BepiColombo est l’un des projets de recherche qui confirme l’expertise des chercheurs namurois dans le domaine du spatial. 

Une autre mission ESA dans laquelle l’UNamur est impliquée est en cours : c’est JUICE (Jupiter ICy moons Explorer), pour laquelle le chercheur post-doctoral Alexis Coyette et la Professeure Anne-Sophie Libert s’intéressent à Ganymède, une des lunes de Jupiter.

Du 3 au 7 juillet 2023, l’Institut naXys organise la conférence internationale Complex Planetary Systems II (CPSII), un Symposium de l’Union Astronomique Internationale ayant reçu le label Kavli pour son interdisciplinarité et qui accueillera 150 chercheurs internationaux, spécialistes des systèmes planétaires.

Tous les systèmes planétaires, du système Terre-Lune aux systèmes extrasolaires, sont des systèmes complexes, nécessitant plusieurs niveaux d'expertise et d'interdisciplinarité pour être bien compris. Fort du succès de la première édition “Complex Planetary Systems” en 2014, CPSII vise à présenter les dernières découvertes obtenues dans cette perspective et à générer de nouvelles collaborations entre différentes disciplines pour l'avenir.