La sulfureuse Vénus n’a pas livré tous ses secrets

L’atmosphère épaisse et corrosive de Vénus n’est pas très accueillante. En surface, ce n’est pas mieux, notre chaleureuse voisine approche les 500°C. Toutefois, de passionnants indices suggèrent que Vénus pourrait être la première planète du Système solaire à avoir été habitable… Les Russes et les Américains, talonnés par l’Europe, sont les prochains en lice pour envoyer une sonde dans l’environnement vénusien et peut-être élucider ce mystère.

Transit de Vénus devant le Soleil observé par l’instrument américano-japonais Hinode en 2012. Ces passages de la planète entre la Terre et le Soleil font partie des événements astronomiques prédictibles les plus rares. Le prochain aura lieu en 2117. Crédit: Jaxa/Nasa

Vénus est une des quatre planètes telluriques du Système solaire, rocheuse comme la Terre. Nommée après la déesse romaine de l’amour et de la beauté féminine, sa taille et sa masse sont très semblables à celles de notre planète. Toutefois, la comparaison n’ira pas plus loin.

Vénus est la deuxième planète la plus proche du Soleil derrière Mercure. Pourtant, un puissant effet de serre maintient sa température moyenne de surface à 470°C, ce qui en fait la planète la plus chaude du Système solaire. Par ailleurs, elle est avec Uranus la seule à tourner sur elle-même dans le sens des aiguilles d’une montre – si on la regarde depuis le pôle nord – et sa période de rotation est si lente que trois jours vénusiens correspondent à environ une année terrestre. À noter que Vénus ne possède aucun satellite naturel.

De plus, Vénus, c’est aussi l’étoile du berger. Lorsqu’elle est visible dans le ciel du soir, elle apparaît toujours la première. Selon la légende, les bergers utilisaient cet astre, le plus brillant du ciel après le Soleil et la Lune, pour se repérer, ou du moins affectionnaient leur rendez-vous quotidien avec Vénus.

Une atmosphère acide et corrosive

Vénus possède l’atmosphère la plus épaisse de toutes les planètes telluriques. C’est pourquoi la pression à sa surface est très importante, 91,8 fois celle de la Terre. L’atmosphère vénusienne, acide et corrosive, contient 96,5 % de dioxyde de carbone et 3,5 % d’azote. Des nuages opaques constitués de gouttelettes de dioxyde de soufre et d’acide sulfurique, surmontés d’une brume de cristaux de glace d’eau, lui donnent son aspect jaune (à cause du soufre) et laiteux. Leur épaisseur d’une soixantaine de kilomètres bloque le passage de 80% de la lumière du Soleil.

L’animation ci-dessous a été réalisée à partir d’images de caméra de la sonde Venus Express, recueillies pendant une orbite entière autour de la planète en janvier 2012. Au plus loin, la sonde est à 66 000 km au-dessus du pôle sud et plonge à 250 km au niveau du pôle nord. Crédit: ESA/MPS/DLR/IDA/M. Pérez-Ayúcar/C. Wilson

De plus, l’atmosphère vénusienne cent fois plus massive que celle de la Terre est indépendante de la planète et possède une super-rotation d’une durée de quatre jours. Elle tourne si vite qu’elle génère en altitude, au niveau de l’équateur, des vents de plus de 360 km/h! Sa densité et sa composition sont également à l’origine de l’effet de serre responsable de températures suffocantes les plus élevées jamais enregistrées à la surface d’une planète du Système solaire, approchant les 500°C. Décidément, il fait bon vivre sur Vénus…

Pas de tectonique des plaques sur Vénus, mais du volcanisme

La structure interne de Vénus se décompose, comme la Terre, en trois parties : noyau, manteau et croûte. Le noyau de fer et de nickel possède une partie centrale solide entourée de ces mêmes éléments sous forme liquide. Toutefois, Vénus ne possède pas de champ magnétique interne, ce qui laisse présager d’un noyau purement liquide. À ce jour, la question reste ouverte. Le manteau qui représente environ 53% du rayon de la planète contient principalement des silicates et des oxydes de métaux, et la croûte de 20 km d’épaisseur est aussi composée de silicates.

Des plaines géologiquement très jeunes recouvrent 70 % de la surface vénusienne. De nombreux volcans et dômes volcaniques y ont été découverts, tout comme des canyons longs et profonds, et quelques montagnes pouvant atteindre une dizaine de kilomètres d’altitude. Aucun mécanisme de tectonique des plaques ne semble avoir lieu sur Vénus. Selon les hypothèses en vigueur, sa surface est remodelée « régulièrement » par des éruptions volcaniques globales, ce qui explique la jeunesse de sa surface de l’ordre de 500 millions d’années.

L’exploration de Vénus à ses balbutiements

Depuis le début des années 1960, une petite vingtaine de sondes seulement ont rendu visite à la sulfureuse Vénus. En effet, les conditions de pression et de température extrêmes mènent la vie dure aux instruments électroniques, rendant compliqués voire impossibles les atterrissages de modules ou les plongées dans l’atmosphère. De plus, la détection de traces de vie bien peu probable, oriente les budgets des agences spatiales vers une Mars plus attrayante, où les découvertes d’eau sous diverses formes enthousiasment régulièrement la presse.

Ainsi, en 1962, la sonde américaine Mariner 2 effectuait le tout premier survol de Vénus. Cette mission permit de déterminer la phénoménale température de la planète. Puis, dans les décennies qui suivirent, seuls quelques satellites se sont placés en orbite autour de l’étoile du Berger, et quatre sondes soviétiques – Venera 9, 10, 13 et 14 – ont foulé sa surface en 1975 et 1982, pendant respectivement 53, 65, 57 et 127 minutes… Venera 13 et 14 ont d’ailleurs réalisé les premières photos couleur de la surface.

De leur côté, l’Esa et la Nasa se sont toujours contentées d’une exploration depuis l’espace. La sonde américaine Magellan, en orbite autour de Vénus pendant quatre ans au début des années 1990, a révélé grâce à son radar une véritable cartographie de la planète, montrant notamment la jeunesse de la surface vénusienne, l’absence de tectonique des plaques et la présence de milliers de volcans.

La sonde de l’Esa Venus Express a quant à elle orbité autour de la planète de 2006 à 2014. Elle a notamment étudié l’ouragan au niveau du pôle sud de Vénus, mis en évidence des points chauds toujours actifs résultant l’activité volcanique passée de la planète, l’accélération de la super-rotation de son atmosphère ou encore la présence d’ozone.

En outre, le magnétomètre de Venus Express a détecté d’importants échappements d’hydrogène et d’oxygène du côté jour de la planète. Cet échappement étant deux fois plus important en hydrogène qu’en oxygène, la sonde a confirmé que l’atmosphère de Vénus perdait et continue à perdre depuis sa formation de grandes quantités d’eau (H2O).

En effet, le volet vénusien du programme Pioneer de la Nasa a instauré en 1978 l’hypothèse que Vénus aurait un jour été dotée d’un océan d’eau liquide. La planète, dépourvue de champ magnétique et donc de bulle protectrice contre le vent solaire appelée magnétosphère, aurait  vu son océan s’évaporer, ses molécules d’eau brisées par d’intenses ultraviolets, ses atomes d’hydrogène et d’oxygène perdus dans l’espace… Le dioxyde de carbone aurait ensuite pris le dessus dans l’atmosphère, conduisant au puissant effet de serre à l’origine du climat vénusien actuel.

De nombreux mystères non-élucidés

Mais de nombreuses interrogations restent en suspend. Heureusement, de récentes simulations du climat passé de Vénus, effectuées par une équipe du Goddard Institute for Space Studies de la Nasa à New York, ravivent un attrait quelque peu affaibli pour l’exploration vénusienne.

En effet, les calculs, qui ont utilisé un modèle similaire à celui permettant de prédire le changement climatique sur Terre, confirment une fois de plus les observations des sondes Pioneer et Venus Express. La planète Vénus aurait bien été pourvue d’un océan d’eau liquide peu profond, ainsi que de températures de surface habitables, pendant environ 2 milliards d’années au cours de son histoire, entre 2,9 milliards et 715 millions d’années avant notre ère. Cette étude publiée dans la revue Geophysical Research Letters, suggère que Vénus pourrait être la première planète du Système solaire à avoir été habitable.

Par ailleurs, la communauté scientifique s’interroge depuis des décennies sur le curieux aspect de l’atmosphère dans l’ultraviolet. Des stries sombres ont été observées par Mariner 10 puis Venus Express dans les nuages de la planète. Elles ne se mélangent pas au reste de l’atmosphère et leur nature inconnue alimente les spéculations. Substances dissoutes dans des gouttelettes d’acide sulfurique, microcristaux de glace ou plus fou encore, micro-organismes, le mystère reste entier.

Alors, pour élucider toutes ces questions qui taraudent les planétologues avec toujours plus d’intensité, de nouveaux projets sont en préparation, ou du moins tentent d’être financés.  

Bientôt de retour sur Vénus ?

Science ou superstition, on ne change pas le nom d’un programme qui marche. La prochaine mission de l’agence spatiale russe Roscosmos à destination de Vénus s’appelle donc Verena-D, en hommage au programme Venera des années 1970. Ainsi, bien que depuis la dissolution de l’URSS, les Russes se contentent d’envoyer des astronautes dans l’ISS, avec Venera-D, Roscosmos renoue avec l’exploration du Système solaire. L’agence compte envoyer sur Vénus, à l’horizon 2029, un orbiteur, une sonde atmosphérique et un petit engin (LLISSE) conçu par la Nasa pour survivre au moins 60 jours à la surface de la planète. Début 2021, le projet était toujours en phase de conception préliminaire.

En cas de succès, les images du sol fournies par Venera-D seraient infiniment meilleures que celles prises en 1975 et 1982, évidemment, et permettaient de révéler la symbiose entre la surface planétaire de Vénus et son atmosphère dense comme de l’eau… Venera-D devrait être suivie par deux autres missions en 2031 et en 2034. 

De son côté, après trois décennies d’absence, la Nasa a sélectionné début 2021 deux missions à coûts modérés qui devraient être lancées vers 2029, comme la mission russe. La première est VERITAS, une mission de cartographie radar, et la seconde DAVINCI, une sonde atmosphérique qui doit analyser la composition de l’atmosphère vénusienne.

Par ailleurs, l’agence spatiale indienne (ISRO) a imaginé Shukrayaan-1. La sonde spatiale de type orbiteur, toujours à l’étude, serait lancée entre 2025 et 2026 avec pour objectif de cartographier la surface vénusienne et d’étudier l’atmosphère de la planète. Toutefois, le financement n’est pas encore approuvé.

Enfin, l’Esa a sélectionné en juin 2021 la mission EnVision, une sonde qui sera placée en orbite basse polaire. Avec un lancement prévu au début de la décennie 2030, EnVision devra déterminer la nature de l’activité géologique de Vénus, son évolution à une échelle de temps géologique et ses interactions avec l’atmosphère. L’objectif final est de comprendre les raisons de la différence d’évolution entre Vénus et la Terre.