C'est la dernière occasion du siècle. Le 5-6 juin 2012, la planète Vénus passe devant le Soleil. Un phénomène rare et riche en informations sur l'atmosphère de "l'Étoile du berger". Les astronomes du monde entier se mobilisent pour l'observer depuis l'Asie, le Pacifique, l'Amérique... Parmi eux, les Français prévoient des observations inédites et se préparent à partir en expédition, dans le sillage d'illustres prédécesseurs tels que James Cook, Cassini (La mission Cassini-Huygens est une mission spatiale automatique réalisée en collaboration par le Jet Propulsion Laboratory (JPL), l'Agence spatiale européenne (ESA) et l'Agence spatiale italienne (ASI). Son objectif est l'étude de la planète...) de Thury au XVIIIe siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui signifiait race, génération. Il a ensuite indiqué la durée d'une génération humaine...) ou Jules Janssen au XIXe. Neuf télescopes mobiles, cinq grands observatoires solaires et six satellites (Satellite peut faire référence à :) sont impliqués. Enjeu: préfigurer la quête des autres mondes, lointains et habitables. Aux origines de cette mobilisation, deux chercheurs de l'Observatoire de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin parisien, entre les confluents de la Marne et de...) et de l'Observatoire de la Côte d'Azur ont conçu spécialement un instrument original - le cythérographe.

L'opportunité est exceptionnelle. Les passages de Vénus devant le soleil n'ont lieu que par paires séparées de huit ans, à plus d'un siècle d'intervalle. Les dernières occurrences se sont produites: en 1761 et 1769, 1874 et 1882, puis le 8 juin 2004. À chaque fois, les équipes de l'Observatoire de Paris et de l'Observatoire de Nice se sont trouvées étroitement associées aux campagnes internationales et aux expéditions maritimes mises en oeuvre. Les noms de James Cook (1728-1779), César-François Cassini de Thury (1714-1784), Guillaume Le Gentil (Guillaume Joseph Hyacinthe Jean-Baptiste Le Gentil de la Galaisière (Coutances, 12 septembre 1725 — 22 octobre 1792) était un astronome français.) de la Galaisière (1725 - 1792), Jules Janssen (1824-1907) ou Henri-Joseph Perrotin (1845-1904) les ont brillamment illustrées. En 2004 encore, le passage de Vénus devant notre étoile a donné lieu à une opération pédagogique sans précédent. Pilotée par l'Institut de mécanique céleste (Astronomie > Système solaire) et de calculs des éphémérides de l'Observatoire de Paris, elle a permis de reproduire la mesure de la dimension (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son diamètre si c'est une pièce de révolution.) du Système solaire (Le système solaire est le nom donné au système planétaire composé du Soleil et des objets célestes gravitant autour de lui. Par extension, le terme système solaire peut parfois être employé pour désigner...) et a rencontré un véritable succès populaire. Pour la première fois également, des informations originales sur l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) de Vénus ont été obtenues et ont donné lieu à une collaboration entre deux chercheurs de l'Observatoire de Paris et de l'Observatoire de la Côte d'Azur. Ceux-ci ont décidé de poursuivre l'aventure scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.) en 2012.

Cette année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) en effet, Vénus s'apprête à glisser une nouvelle fois devant le disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une forme ronde et régulière, à l'image d'un palet — discus en latin.) brillant du Soleil, mardi 6 juin de 0h10 à 6h50 heure (L'heure est une unité de mesure :) légale française. Par conséquent, en métropole (Le terme de métropole (du Grec mêtêr, mère, et polis, ville) a plusieurs acceptions :), le spectacle sera réduit à la dernière heure du processus, au lever du Soleil. Les territoires et départements d'outremer dans l'océan Pacifique (L'océan Pacifique, qui s'étend sur une surface de 180 000 000 km², est l'océan le plus vaste du globe terrestre. Il comprend entièrement...) seront aux premières loges. La Nouvelle-Calédonie ainsi qu'en Polynésie, les îles de Tahiti et des archipels Wallis-et-Futuna, Tuamotu ou des Marquises en profiteront pleinement. Attention toutefois à respecter scrupuleusement les précautions d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande...) du Soleil (voir en fin de texte).

Une expédition scientifique sur mesure

Pour cette occasion exceptionnelle, les scientifiques rejoindront les régions du Pacifique, de l'Asie ou d'Amérique. L'objectif est pour eux d'acquérir des données inédites, jusque-là considérées comme inaccessibles, sur la partie de l'atmosphère vénusienne qui s'étend au-dessus des nuages, à 70 kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue par la lumière dans le vide...) du sol. C'est un élément essentiel mais toujours mal connu de la climatologie de Vénus. Cette planète (Selon la dernière définition de l'Union astronomique internationale (UAI), « une planète est un corps céleste (a) qui est en orbite autour du Soleil, (b) qui...) jumelle (On désigne par le terme jumelles un dispositif optique binoculaire grossissant destiné à l'observation d'objets à distance, constitué de deux lunettes symétriques montées en parallèle.) de la Terre (La Terre, foyer de l'humanité, est surnommée la planète bleue. C'est la troisième planète du système solaire en partant du Soleil.), comparable en taille et en masse (La masse est une propriété fondamentale de la matière qui se manifeste à la fois par l'inertie des corps et leur interaction gravitationnelle.), a pour autant évolué très différemment: un effet de serre (L'effet de serre est un processus naturel de réchauffement de l'atmosphère qui intervient dans le bilan radiatif de la Terre. Il est dû aux gaz à effet de serre (GES) contenus dans l'atmosphère, à savoir...) redoutable entraine des températures allant jusqu'à 465°C en surface (Il existe de nombreuses acceptions au mot surface, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, souvent abusivement confondu avec sa mesure - l'aire ou la superficie.), propres à fondre l'étain et le plomb. La jeunesse apparente de sa surface, la couleur même de ses nuages, demeurent inexpliquées.

Pour mener à bien cette mission, une panoplie d'instruments déployés sur Terre et dans l'espace permettra d'étudier simultanément l'atmosphère de Vénus, observée par transparence (Un matériau ou un objet est qualifié de transparent lorsqu'il se laisse traverser par la lumière. Cette notion dépend de la longueur d'onde de la lumière : ainsi, le verre est transparent dans le visible (on voit à...) sur le disque solaire. L'anneau lumineux intense, l'"auréole (Dans les représentations religieuses, une auréole est une forme le plus fréquemment circulaire, mais parfois c'est un carré ou losange. Le carré était destiné aux...)", qui entoure Vénus au début et à la fin du passage, sera étudié pour la première fois dans différentes longueurs d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de...).

En savoir plus sur les exoplanètes

Au-delà des informations capitales apportées par ces observations coordonnées, les chercheurs auront ici l'opportunité d'acquérir, avec l'atmosphère de Vénus, une référence qui leur servira à l'étude de celle des exoplanètes. En effet, en passant devant le Soleil, l'Etoile du berger (Un berger (une bergère) est une personne chargée de guider et de prendre soin des troupeaux de moutons (quand il n'y a pas de complément de nom, il s'agit toujours de troupeaux de moutons),...) simule une planète extrasolaire de taille terrestre, en transit devant son étoile. Les satellites CoRoT du Cnes et Kepler de la Nasa (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est...) ainsi que les télescopes au sol dont ceux de l'ESO ont déjà détecté plus de 750 de ces exoplanètes (1), tournant autour d'étoiles proches de la nôtre. Mais connaître la distance de la planète à son étoile n'est pas une donnée (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement,...) suffisante pour déterminer si la vie y est possible. Caractériser les atmosphères permet de franchir une autre étape dans la connaissance de ces nouveaux mondes.

Et c'est bien cette étape-là que s'attache à préparer la collaboration mise en place par Thomas Widemann de l'Observatoire de Paris et Paolo Tanga de l'Observatoire de la Côte d'Azur.

Neuf cythérographes

Dans ce but, les deux scientifiques ont mis au point (Graphie) un modèle original de lunettes astronomiques, baptisé cythérographes, du nom de Cythère, l'île (Une île est une étendue de terre entourée d'eau, que cette eau soit celle d'un cours d'eau, d'un lac ou d'une mer. Son étymologie latine, insula, a donné l'adjectif...) grecque sanctuaire d'Aphrodite en mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.) Égée, entre Péloponnèse et Crète. D'un diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère.) de 9 centimètres, elles sont produites en neuf exemplaires, pour un coût de 1 400 € l'unité. L'Observatoire de Paris, l'Observatoire de la Côte d'Azur, le CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).), l'Agence spatiale européenne (L'Agence spatiale européenne ou ESA, European Space Agency, est une agence spatiale fondée [1] le 31 mai 1975. Elle est chargée de la coordination des projets spatiaux de 17 pays européens, dont chacun détient une voix au...) - ESA et l'université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Peirce[1], un...) Paris Diderot ont contribué à leur financement.

Les instruments sont conçus sur le principe du coronographe, mis au point par Bernard Lyot en 1930, afin de masquer la lumière (La lumière désigne les ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 0,38 à 0,78...) éblouissante du Soleil. Ils sont adaptés à la dimension (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son diamètre si c'est une pièce de...) de Vénus et à l'auréole qui se forme à l'approche du passage. Afin de prendre en compte l'effet des brumes de l'atmosphère de Vénus tel que l'a révélé la mission Venus Express (Venus Express est une sonde spatiale de l'Agence spatiale européenne (ESA) ayant pour objectif d'étudier la planète Vénus. C'est la première mission...) de l'Agence spatiale (Une agence spatiale est un organisme d'État ayant pour but d'étudier l'Espace et de développer et gérer des programmes spatiaux) européenne - ESA, chaque instrument fonctionnera dans un intervalle spectral différent. Les cythérographes, fabriqués et assemblés à l'Observatoire de la Côte d'Azur, seront mis en station dans des régions bien choisies (Svalbard en Europe (L’Europe est considérée comme un continent ou une partie de l’Eurasie (péninsule occidentale), voire de l’Eurafrasie, selon le point de vue. Elle est parfois qualifiée de « Vieux...), Extrême-Orient, Asie centrale, côte ouest des États-Unis et Australie) par des équipes expérimentées, chaque station fonctionnant de manière autonome.

L'expédition scientifique

Equipés de cythérographes, les participants à l'expédition Venus Twilight Experiment ("expérience du crépuscule sur Vénus"), iront se baser à:
l'observatoire solaire d'Haleakala, Maui, Hawaii
l'observatoire Pirka à Nayoro, île d'Hokkaido, Japon
le lieu-dit Moondara près de Mount-Isa, Nouvelles-Galles du Sud (Sud est un nom :), Australie
l'Observatoire astronomique (Un observatoire astronomique est un lieu destiné à l'observation astronomique. Les laboratoires modernes sont largement dotés d'instruments...) Tien Shan, Almaty, Kazakhstan
l'Observatoire solaire d'Udaipur, Rajasthan, Inde
une station mobile à Longyearbyen, île de Svalbard, Norvège, océan Arctique (L'océan Arctique, ou océan glacial Arctique, s'étend sur une surface de 14 090 000 km², ce qui en fait le plus petit océan. Il recouvre l'ensemble des mers situées entre le...)
l'Observatoire Lowell, Flagstaff, Arizona
une station mobile à Nuku Hiva, îles Marquises
l'Observatoire Khurel Togout, Oulan-Bator, Mongolie, avec un autre type de lunette

Parallèlement, des études utilisant de grands télescopes existants seront menées depuis les sites des observatoires professionnels de Sacramento (La ville de Sacramento est la capitale de l’État de Californie, aux États-Unis. Elle fut fondée en décembre 1848 par John Sutter. Sacramento...) Peak (Nouveau-Mexique), Kitt Peak (Arizona), Haleakala (Hawaii), Udaipur (Inde) et Yunnan (Chine). Parmi les techniques de pointe utilisées, la spectro-imagerie de Fabry-Pérot et l'optique adaptative (L'optique adaptative est une technique qui permet de corriger en temps réel les déformations évolutives et non-prédictives d'un front d'onde grâce à un miroir déformable.) permettront de percevoir des détails de 20 kilomètres dans l'atmosphère de Vénus.

Le dispositif sera complété par les données de cinq satellites en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que décrit dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) autour de la Terre et de Vénus: Venus Express (ESA), le télescope (Un télescope (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir ») est un instrument optique qui permet d'augmenter la taille apparente des objets observés...) euro-américain Hubble (Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en orbite à environ 600 kilomètres d'altitude, il effectue un tour complet de la Terre toutes les 100 minutes. Il est nommé en l'honneur de l'astronome...) (ESA/NASA), Hinode (Solar B) de l'Agence spatiale japonaise (JAXA), Picard du Cnes et Solar Dynamics Observatory (Solar Dynamics Observatory (SDO) est un observatoire solaire développé par l'agence spatiale américaine, la NASA, dont le lancement a eu lieu le 11...) SDO de la Nasa. Enfin, même la sonde (Une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'Homme pour explorer de plus près des objets du système solaire et, pour certaines, l'espace qui est au-delà. Cela couvre à la fois les mesures in situ...) euro-américaine Cassini en orbite autour de Saturne sera mise à contribution. Car, coïncidence des éphémérides, un passage de Vénus devant le Soleil sera également visible... depuis Saturne en décembre 2012.

Nouvelles visées scientifiques

Cette épopée permettra de tester les futures techniques d'analyse de la structure, de la composition et de la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) de l'atmosphère d'un tel astre de dimensions comparables à celles de la Terre. Les recherches sur les exoplanètes aboutiront dans un proche futur à la mise en évidence de planètes de taille comparable à celle de Vénus ou de la Terre dans leur zone habitable (En astronomie, une zone habitable (ZH) est une région de l'espace où les conditions sont favorables à l'apparition de la vie. Il y a deux types de régions qui peuvent être conjointement favorables, une au...). Or, ces deux corps sont des planètes soeurs, presque semblables mais ayant évolué différemment. Si Vénus était une exoplanète (Un exoplanète ou planète extrasolaire désigne une planète orbitant autour d'une étoile autre que le Soleil.) en transit, que verrions-nous de ses caractéristiques physiques? De sa composition chimique? Quelles mesures seraient sujettes à interprétation? L'objectif est de découvrir la signature spectrale de l'atmosphère de Vénus, et tester la limite de détection de ses constituants atmosphériques qui nous sont déjà connus.

Ces travaux prépareront la mission Exoplanet Characterization Observatory Echo, proposée à l'ESA pour un lancement en 2024. La fusée (Fusée peut faire référence à :) Soyouz (Soyouz (du russe ????, Union), Soïouz ou Soyuz est le nom d'une série de vaisseaux spatiaux russes, imaginés par Sergueï Korolev, utilisés depuis 1967 pour les vols habités. Ce...) décollera de Guyane et emportera le télescope de 1,26 mètre (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en 1/299 792 458 seconde.) de diamètre. Le but visé sera de sonder la physique (La physique (du grec φυσικη) est étymologiquement la science de la nature. Son champ d'application actuel est néanmoins plus restreint : la physique décrit de façon à la fois...) et la chimie (La chimie est la science qui étudie la composition et les réactions de la matière.) des atmosphères d'un échantillon (De manière générale, un échantillon est une petite quantité d'une matière, d'information, ou d'une solution. Le mot est utilisé dans différents domaines :) significatif et représentatif d'une centaine d'exoplanètes qui incluront: jupiters chauds, neptunes glacées et super-terres tempérées.

En attendant, les prochains passages de Vénus devant le Soleil se produiront les 11 décembre 2117 et 8 décembre 2125.

Attention les yeux!

Rappelons à tous - en particulier aux enfants - qu'il ne faut jamais regarder le Soleil ni à l'oeil nu, ni à travers une paire (On dit qu'un ensemble E est une paire lorsqu'il est formé de deux éléments distincts a et b, et il s'écrit alors :) de jumelles, une lunette ou un télescope. Les lésions sur la rétine sont irrémédiables et instantanées. Il est incontournable d'utiliser des lunettes "à éclipse (Une éclipse correspond à l'occultation d'une source de lumière par un objet physique. En astronomie, une éclipse se produit lorsqu'un objet (comme...)" récentes, de qualité et certifiées CE.

Collaboration

Les chercheurs français impliqués dans l'expédition pour l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande participation des...) du passage de Vénus le 5-6 juin 2012 appartiennent:
au département LESIA (2) et à l'IMCCE (3) de l'Observatoire de Paris(Thomas Widemann, François Colas, Frédéric Vachier, Jérôme Berthier, Pedro Machado, Sylvain Bouley, Lucie Maquet, Vincent Coudé du Foresto)
au laboratoire Lagrange (4) de l'Observatoire de la Côte d'Azur(Paolo Tanga)
au Télescope Canada-France-Hawaii CFHT (Christian Veillet)


Notes:

(1) Voir le site http://exoplanet.eu/. Mis à jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à...) régulièrement, il répertorie toutes les exoplanètes connues et confirmées.

(2) Le Laboratoire d'Études Spatiales et d'Instrumentation (Le mot instrumentation est employé dans plusieurs domaines :) en Astrophysique (L’astrophysique est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et l'étude des propriétés des objets de l'univers...) LESIA est un département de l'Observatoire de Paris. Il est associé au CNRS, à l'Université Pierre et Marie Curie (Maria Sk?odowska-Curie (née à Varsovie le 7 novembre 1867 et décédée à Sancellemoz le 4 juillet 1934), connue en France sous le nom de Marie Curie,...) et à l'Université Paris Diderot.

(3) L'Institut de Mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de transmission, pistons, ...), bref, de tout ce...) Céleste et de Calcul des Éphémérides IMCCE est un institut de l'Observatoire de Paris. Il est associé au CNRS, à l'Université Pierre et Marie Curie et à l'Université Lille 1.

(4) Le laboratoire Lagrange est une unité mixte de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique...) de l'Observatoire de la Côte d'Azur dont les tutelles sont: l'Université de Nice Sophia Antipolis, le CNRS et l'OCA.


Référence:

Sunlight refraction in the mesosphere of Venus during the transit on June 8th 2004, paru en mars 2012 dans la revue Icarus.

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