C’Est Pourquoi Vénus Est La Planète La Plus Brillante Et La Plus Extrême Que Nous Puissions Voir

Si vous avez regardé vers l’ouest après le coucher du soleil récemment, vous avez peut-être remarqué qu’il y a un point de lumière qui surpasse tous les autres non seulement autour de lui, mais dans tout le ciel nocturne. Ce point est la planète Vénus, une planète si brillante et lumineuse qu’elle surpasse tous les autres objets du ciel nocturne à l’exception de la Lune. Toutes les autres étoiles et planètes pâlissent par rapport à Vénus vue de la Terre, et cela indépendamment du fait que Vénus soit la plus proche ou la plus éloignée de la Terre sur son orbite.

Vue à côté de Mars — une planète brillante à part entière — telle qu’elle est apparue lors de la conjonction du 12 juillet 2021, Vénus est apparue environ 200 fois plus brillante que Mars, soit près de six magnitudes astronomiques complètes: égale à la différence de luminosité entre l’étoile polaire et la planète Neptune. Bien que sa luminosité continue soit peut-être la caractéristique la plus remarquable de Vénus, ce n’est pas seulement la planète la plus brillante que nous puissions voir depuis la Terre, mais plutôt une planète extrême et remarquable à bien des égards. Voici ce qui donne à Vénus son statut remarquable et unique au sein du Système solaire.

1.) L’atmosphère de Vénus. Chaque planète du système solaire est soumise à quelques effets différents: l’attraction gravitationnelle de la masse à l’intérieur de la planète d’une part, et les particules et le rayonnement émis par le Soleil d’autre part. Ces deux phénomènes s’opposent lorsqu’il s’agit des atmosphères de la planète, le vent solaire et le rayonnement travaillant à dépouiller l’atmosphère de la planète tandis que l’attraction gravitationnelle de la planète travaille à faire croître la planète au cours des premiers stades de formation et à s’accrocher à autant de son atmosphère le plus longtemps possible plus tard.

Bien que Mercure soit suffisamment proche du Soleil et suffisamment petite pour que son atmosphère ait été complètement dépouillée il y a longtemps, Vénus était plus éloignée et plus massive, et a réussi à conserver ses espèces moléculaires plus massives, en particulier son dioxyde de carbone. On suppose qu’un effet de serre s’est produit sur Vénus il y a longtemps, conduisant à son atmosphère dense, épaisse et chaude, dominée par des nuages de dioxyde de carbone et d’acide sulfurique.

Les couches supérieures de l’atmosphère de Vénus s’ionisent à cause du rayonnement solaire, et cette couche ionisée, et le champ magnétique résultant du mouvement des particules chargées en son sein, protège le reste de Vénus des effets de décapage du Soleil: semblable à la façon dont le champ magnétique terrestre protège l’atmosphère de notre propre planète. Cette protection ne couvre cependant pas tout; des espèces de gaz plus légères — y compris la vapeur d’eau — sont constamment éliminées par le vent solaire et visibles dans la queue magnétique de Vénus.

2.) Les nuages de Vénus. Les multiples couches épaisses de nuages d’acide sulfurique jouent un rôle énorme en poussant Vénus à ses extrêmes. Alors que sur Terre, ce sont principalement les gaz à effet de serre de notre atmosphère qui réchauffent notre planète — des gaz comme la vapeur d’eau, le dioxyde de carbone et le méthane, qui sont transparents aux longueurs d’onde optiques mais absorbent et réémettent de la lumière dans l’infrarouge – Les nuages de Vénus sont le principal agent de piégeage de la chaleur sur notre planète sœur. Sur Terre, les nuages ne représentent qu’environ 25% de la chaleur piégée sur notre planète; sur Vénus, c’est bien plus de 90%.

De plus, les nuages de la Terre et de Vénus sont très réfléchissants, mais la Terre n’est que partiellement recouverte de nuages, et beaucoup de nuages de la Terre sont des cirrus minces et hauts qui ne réfléchissent que ~ 10% de la lumière solaire entrante, par opposition aux stratocumulus épais et bas qui peuvent réfléchir plus comme ~ 90% de la lumière. Vénus, en revanche, a plusieurs couches de ponts de nuages couvrant quelque chose comme 20 kilomètres d’altitude, de sorte que 0% de la surface est visible à tout moment depuis l’espace, par opposition à environ 50% pour la planète Terre. Cette couverture nuageuse finit par jouer un rôle essentiel dans la luminosité de Vénus vue de la Terre.

3.) La température de Vénus. Bien que Vénus soit presque deux fois plus éloignée du Soleil que Mercure et ne reçoive qu’environ 29% du rayonnement par unité de surface que Mercure reçoit, Vénus, et non Mercure, est la planète la plus chaude du Système solaire. Alors que Mercure, un monde pratiquement sans air, peut atteindre 427 ° C (800 ° F) en plein soleil tandis que son côté nocturne peut chuter jusqu’à -180 ° C (-290 ° F), Vénus reste constamment entre 440-480 ° C (820-900 ° F): toujours plus chaud que Mercure à son plus chaud absolu.

Alors que l’effet de serre de la Terre ne fait qu’augmenter la température de notre planète d’environ 33 ° C (59 ° F), celle de Vénus est énorme, augmentant sa température d’environ 450 ° C (810 ° F) par rapport au scénario où c’est un monde complètement sans air. À la surface de Vénus, il fait toujours assez chaud pour faire fondre le plomb; nos atterrisseurs les plus anciens ont opéré pendant moins de 3 heures après avoir touché la surface. Alors que la surface de Vénus pourrait être l’endroit le plus infernal de notre Système solaire — à bien des égards encore plus extrême que la surface volcanique de la lune de Jupiter Io — à environ 60 kilomètres, elle ressemble étonnamment à la Terre. Avec des pressions et des températures similaires à celles trouvées à la surface de la Terre, Vénus, au-dessus de ses sommets de nuages, pourrait déjà abriter des formes de vie microbiennes simples mais robustes.

4.) La réflectivité de Vénus. C’est là que les choses commencent à devenir intéressantes. Chaque objet du Système solaire a ce qu’on appelle un albédo: une mesure de la réflectivité de sa surface. Les scientifiques parlent de deux types d’albédo:

Albédo de liaison, qui est le rapport du rayonnement total réfléchi par rapport au rayonnement total entrant (solaire), et

Albédo géométrique, qui est la quantité de lumière réellement réfléchie par rapport à une surface plane, idéalement réfléchissante.

Par ces deux mesures, Vénus est de loin la planète la plus réfléchissante du Système solaire, avec albédos qui sont chacune plus du double de la planète la plus proche. Alors que les mondes sans air comme Mercure ou la Lune ne réfléchissent qu’environ 11 à 14% de la lumière entrante totale, similaire à ce que la Terre réfléchirait si elle était sans air et exempte de calottes glaciaires, Vénus réfléchit entre 75 et 84% de la lumière totale, selon la façon dont elle est mesurée. Ce haut niveau de réflectivité la rend intrinsèquement plus brillante que n’importe quelle autre planète du Système solaire, avec seulement quelques lunes riches en glace, comme Encelade de Saturne, possédant un albédo total plus élevé.

5.) L’apparition de Vénus depuis la Terre. Il y a plusieurs raisons différentes, combinées, pour lesquelles Vénus est toujours la planète la plus brillante du ciel nocturne de la Terre. La première est que Vénus est relativement grande (presque de la même taille que la Terre) pour une planète rocheuse ainsi que relativement proche du Soleil; en termes de quantité totale de rayonnement solaire incident à sa surface, seule Jupiter en reçoit plus. Deux, c’est que Vénus est la planète la plus réfléchissante du Système solaire; le pourcentage le plus élevé du rayonnement solaire entrant est rejeté dans l’espace.

Mais trois est la proximité de Vénus avec la Terre. À sa plus proche, Vénus se trouve à moins de 41 millions de km (25 millions de miles) de la Terre, plus proche que toute autre planète. Même à sa plus grande distance, Vénus n’est qu’à 261 millions de km (162 millions de miles) de la Terre: bien plus proche que Jupiter n’arrive jamais à la Terre. (La prochaine approche la plus proche de Jupiter à la Terre viendra en 2022, lorsqu’elle se situera à moins de 591 millions de km, soit 367 millions de miles.)

Même si Vénus présente la suite complète des phases, sa phase en croissant se rapproche le plus près de la Terre lorsqu’elle est la plus brillante, mais elle n’est que légèrement plus faible lorsqu’elle est la plus éloignée lorsqu’elle entre dans sa phase complète. Même lorsqu’elles sont les plus brillantes, les autres planètes brillantes — Jupiter et Mars — ne peuvent rivaliser avec Vénus, même lorsqu’elles sont les plus faibles.

6.) Le rôle de Vénus dans la Relativité générale. Le premier indice que nous avons eu que quelque chose n’allait pas avec la gravité newtonienne dans notre Système solaire est venu au milieu du 19ème siècle, en observant l’orbite de Mercure. Au cours des derniers siècles, nous avions observé Mercure dans son orbite elliptique autour du Soleil, et nous avons vu son périhélie — ou son point d’approche le plus proche du Soleil — avancer sur son orbite. La vitesse totale de progression du périhélie était de 5600 secondes d’arc par siècle, et cette vitesse était un peu trop élevée pour la gravité newtonienne.

5025 de ces secondes d’arc par siècle étaient dues à la précession des équinoxes: un effet de l’orbite de précession de la Terre. La clé suivante pour comprendre le problème était de calculer les effets de toutes les autres planètes sur l’orbite de Mercure. Bien que chaque planète apporte une contribution, pour un total de ~ 532 secondes d’arc par siècle, la plus grande contribution est venue de Vénus: 277 secondes d’arc par siècle, soit près du double de celle de Jupiter (à ~ 150) et plus du triple de la contribution de la Terre (à ~ 90).

Les 43 secondes d’arc « manquantes » par siècle étaient précisément ce que la Relativité générale d’Einstein était en mesure de rendre compte, mais sans quantifier aussi précisément les contributions des autres planètes, en particulier de Vénus, il aurait été impossible de comprendre le rôle joué par la Relativité Générale.

7.) Vénus et la naissance de la spectroscopie de transit. Étant la deuxième planète de notre Soleil, Vénus est l’une des deux planètes (avec Mercure) observées pour transiter devant le disque du Soleil de notre point de vue ici sur Terre. Contrairement aux transits de Mercure, cependant, où Mercure apparaît simplement comme un disque opaque qui se dessine contre le Soleil, la lumière du soleil semble « se courber » autour du bord de Vénus lorsque le transit commence et se termine. Les observations de transits de Vénus, qui ne se produisent que deux fois par siècle, en moyenne, ont été la première indication de l’humanité que Vénus possédait — alors que Mercure manquait — une atmosphère substantielle.

Mais nous pouvons faire bien plus que simplement détecter l’existence d’une atmosphère lors des transits: nous pouvons en réalité mesurer son contenu atmosphérique, molécule par molécule. Démontrée pour la première fois lors du transit de Vénus en 2004, cette technique est maintenant un élément essentiel des sciences des exoplanètes alors que nous tentons d’utiliser la spectroscopie de transit pour discerner les constituants atmosphériques des planètes autour d’autres étoiles. Bien que, en principe, c’était une possibilité bien avant, ce n’est qu’ici, au 21e siècle, que la technologie d’instrumentation a rattrapé nos rêves scientifiques.

8.) Les leçons de Vénus pour les exoplanètes. Aujourd’hui, nous regardons Vénus et nous la voyons telle qu’elle est maintenant: chaude, brillante et enveloppée dans une atmosphère épaisse, dense et riche en éléments lourds. Mais cela nous fournit l’un des quatre principaux destins potentiels d’une planète rocheuse à l’intérieur de la ligne de gel d’une étoile.

• Approchez-vous trop de votre étoile parente, et vous deviendrez verrouillé et / ou aurez toute votre atmosphère dépouillée, comme Mercure sur les deux plans.
• Éloignez-vous trop de votre étoile mère, surtout si vous êtes trop petite, et vous deviendrez froide, gelée et inhospitalière à la vie, comme Mars.
• Si les choses se passent bien en termes d’atmosphère, de taille et de distance par rapport au Soleil, il se peut que vous ayez de l’eau liquide à votre surface et une vie durable et à long terme.
• Mais vous pourriez toujours posséder une atmosphère mince, éviter le verrouillage des marées et passer d’un monde avec un potentiel semblable à la Terre à un enfer semblable à Vénus: si votre planète subit un effet de serre en fuite.

Si les choses s’étaient passées différemment sur Vénus, elle aussi aurait peut-être pu devenir un monde avec une biosphère humide, riche en vie et autosuffisante à long terme. Peut-être, dans un passé lointain, les choses étaient autrefois très différentes sur Vénus, et peut-être y a-t-il une riche histoire de la vie ancienne et ancienne sur cette planète. Lorsque nous considérons ce qui pourrait se trouver sur des planètes au-delà de notre propre Système Solaire, nous devons rechercher non seulement « d’autres Terres » qui pourraient se trouver là-bas, mais aussi d’autres Vénus, ainsi que toutes les étapes évolutives qu’il a pu subir en cours de route.

Tout compte fait, Vénus est une planète pleine d’extrêmes. Il possède l’atmosphère la plus épaisse de tous les mondes terrestres rocheux connus. Il atteint les températures de surface les plus chaudes de toutes les planètes du système solaire. C’est la planète la plus réfléchissante du système solaire, surclassant même les géantes gazeuses. Et – d’un intérêt particulier pour les observateurs sur Terre — c’est toujours le point de lumière le plus brillant visible dans le ciel nocturne. Chaque fois qu’il n’est pas directement derrière le Soleil, que ce soit dans le ciel post-coucher du soleil ou avant l’aube, aucune autre étoile ou planète ne le surpasse jamais.

Alors, avec tout ce que nous savons maintenant, pourquoi Vénus est-elle la planète la plus brillante du système solaire?

Cela est dû à la combinaison de sa grande surface semblable à la Terre, de sa proximité relativement proche du Soleil, de son atmosphère très réfléchissante et riche en nuages et du fait que même à sa plus grande distance, elle n’est jamais à plus d’environ 1,75 unité astronomique de la planète Terre. Même lorsque Jupiter et Mars, les prochaines planètes les plus brillantes, sont à leur niveau le plus brillant absolu, elles ne peuvent toujours pas rivaliser avec Vénus à son plus faible niveau. La prochaine fois que vous lèverez les yeux et verrez un point de lumière sans précédent fixé dans le ciel après le coucher du soleil ou avant l’aube, vous saurez précisément pourquoi Vénus, par rapport à toutes les autres étoiles et planètes visibles depuis la Terre, semble toujours les éclipser toutes.