Voir la source de Mercure (planète)

{{En-tête label|AdQ|année=2020}}
{{Voir homonymes|Mercure}}
{{Infobox Planète/Mercure}}
'''Mercure''' est la [[planète]] la plus proche du [[Soleil]] et la moins massive du [[Système solaire]]<ref group=N>[[Pluton (planète naine)|Pluton]] a longtemps été considérée comme la plus petite planète du Système solaire, mais a été reclassée comme [[planète naine]] par l'[[Union astronomique internationale]] en 2006, et n'est donc plus considérée comme une planète.</ref>. Son éloignement du Soleil est compris entre {{unité|0,31 et 0,47 [[unité astronomique]]}} (soit 46 et {{nobr|70 millions}} de kilomètres), ce qui correspond à une [[excentricité orbitale]] de 0,2 {{incise|plus de douze fois supérieure à celle de la Terre, et de loin la plus élevée pour une planète du Système solaire|stop}}. Elle est visible à l'[[œil nu]] depuis la [[Terre]] avec une [[taille apparente]] de {{unité|4,5 à 13 [[Seconde d'arc|secondes d'arc]]}}, et une [[magnitude apparente]] de {{nobr|5,7 à −2,3}} ; son observation est toutefois rendue difficile par son [[Élongation (astronomie)|élongation]] toujours inférieure à 28,3° qui la noie le plus souvent dans l'éclat du soleil. En pratique, cette proximité avec le soleil implique qu'elle ne peut être vue que près de l'horizon occidental après le [[Coucher de soleil|coucher du soleil]] ou près de l'horizon oriental avant le [[Lever de soleil|lever du soleil]], en général au [[crépuscule]].
Mercure a la particularité d'être en [[résonance spin-orbite]] 3:2, sa [[période de révolution]] (~{{unité|88|[[jour]]s}}) valant exactement {{nobr|1,5 fois}} sa [[période de rotation]] (~{{unité|59|jours}}), et donc la moitié d'un [[Temps solaire|jour solaire]] (~{{unité|176|jours}}). Ainsi, relativement aux [[Étoile fixe|étoiles fixes]], elle tourne sur son axe exactement trois fois toutes les deux révolutions autour du Soleil.

Mercure est une [[planète tellurique]], comme le sont également [[Vénus (planète)|Vénus]], la [[Terre]] et [[Mars (planète)|Mars]]. Elle est près de trois fois plus petite et presque vingt fois moins massive que la Terre mais presque aussi [[Densité|dense]] qu'elle. Sa densité remarquable {{incise|dépassée seulement par celle de la Terre, qui lui serait d'ailleurs inférieure sans l'effet de la [[compression gravitationnelle]]}} est due à l'importance de son [[Noyau planétaire|noyau]] [[métal]]lique, qui représenterait 85 % de son rayon, contre environ 55 % pour la Terre.

Comme Vénus, Mercure est quasiment sphérique {{incise|son [[aplatissement]] pouvant être considéré comme nul}} en raison de sa rotation très lente. Dépourvue de véritable [[Atmosphère planétaire|atmosphère]] pouvant la protéger des [[Météorite|météorites]] (il n'existe qu'une [[exosphère]] exerçant une pression au sol de moins de {{unité|1|[[nano|n]][[Pascal (unité)|Pa]]}} ou {{unité|e-14|[[Atmosphère (unité)|atm]]}}), sa surface est très fortement [[Cratère d'impact|cratérisée]] et globalement similaire à la [[face cachée de la Lune]], indiquant qu'elle est géologiquement inactive depuis des milliards d'années. Cette absence d'atmosphère combinée à la proximité du Soleil engendre des températures en surface allant de {{unité|90|[[Kelvin|K]]}} ({{unité|-183|[[Degré Celsius|°C]]}}) au fond des cratères polaires (là où les rayons du Soleil ne parviennent jamais) jusqu'à {{unité|700|[[Kelvin|K]]}} ({{unité|427|[[Degré Celsius|°C]]}}) au [[point subsolaire]] au [[périhélie]]. La planète est par ailleurs dépourvue de [[Satellite naturel|satellites naturels]].

Seules deux [[Sonde spatiale|sondes spatiales]] ont étudié Mercure. [[Mariner 10]], qui survole à trois reprises la planète en [[1974]]–[[1975]], cartographie 45 % de sa surface et découvre l'existence de son [[champ magnétique]]. La sonde [[MESSENGER]], après trois survols en 2008-2009, se met en orbite autour de Mercure en {{date|mars 2011}} et réalise une étude détaillée notamment de sa [[topographie]], son [[Échelle des temps géologiques|histoire géologique]], son [[champ magnétique]] et son [[exosphère]]. La sonde [[BepiColombo]] a pour objectif de se mettre en orbite autour de Mercure en {{date|décembre 2025}}.

La planète Mercure doit son nom au messager des dieux dans la [[mythologie romaine]], [[Mercure (mythologie)|Mercure]]. La planète est nommée ainsi par les [[Rome antique|Romains]] à cause de la vitesse avec laquelle elle se déplace dans le ciel. Le symbole astronomique de Mercure est un cercle posé sur une croix et portant un demi-cercle en forme de cornes ([[Unicode]] : ☿). Il s'agit d'une représentation du [[caducée]] du dieu [[Hermès]], équivalent de Mercure dans la [[mythologie grecque]]. Mercure a également donné son nom au troisième jour de la semaine, [[mercredi]] (« ''{{langue|la|Mercurii dies}}'' »).

== Orbite et rotation ==
=== Excentricité ===
[[Fichier:ThePlanets Orbits Mercury PolarView.svg|vignette|gauche|Orbite de Mercure en 2006, comparée à une orbite circulaire.|alt=Schéma présentant l'orbite de Mercure, sa situation à différentes périodes de l'année, en comparaison avec une stricte orbite circulaire.]]

Mercure a l'[[excentricité orbitale]] la plus élevée des planètes du Système solaire, avec pour valeur environ 0,21. Cela implique que sa distance au Soleil varie de 46 à {{nobr|70 millions}} de [[kilomètre]]s<ref>{{harvsp|Filion|1990|p=71}}.</ref>{{,}}<ref name="factNASA">{{Lien web |langue=en |auteur=Dr. David R. Williams |titre=Mercury Fact Sheet |url=https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/mercuryfact.html |site=nssdc.gsfc.nasa.gov |date=27 septembre 2018 |consulté le=2020-07-01}}.</ref> au cours de sa révolution. Le diagramme de gauche illustre les effets de l'excentricité, en montrant l'orbite de Mercure superposée à une orbite circulaire ayant le même [[demi-grand axe]]. Cette variation de distance par rapport au Soleil fait que la surface de Mercure est soumise à une [[force de marée]] exercée par le Soleil qui est environ 17 fois plus forte que celle de la Lune sur Terre<ref>{{article |langue=en |auteur1= |prénom1=Tim |nom1=Van Hoolst |prénom2=Carla |nom2=Jacobs |titre=Mercury's tides and interior structure |journal=Journal of Geophysical Research |volume=108 |numéro=E11 |date=2003 |doi=10.1029/2003JE002126 |bibcode=2003JGRE..108.5121V |lire en ligne= |page=7 |issn=0148-0227}}.</ref>. Combiné avec sa [[Résonance spin-orbite|résonance]] de 3:2 de la [[Période de rotation|rotation]] de la planète autour de son axe, cela entraîne également des variations complexes de la température de surface<ref>{{Article |langue=en |prénom1=Matthew A. |nom1=Siegler |prénom2=Bruce G. |nom2=Bills |prénom3=D. A. |nom3=Paige |titre=Orbital eccentricity driven temperature variation at Mercury's poles |périodique=Journal of Geophysical Research: Planets |volume=118 |numéro=5 |date=2013 |issn=2169-9100 |doi=10.1002/jgre.20070 |lire en ligne=https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/jgre.20070 |consulté le=2020-07-20 |pages=930–937 }}.</ref>{{,}}<ref>{{Lien web |langue=en |prénom=Nola Taylor |nom=Redd |titre=How Hot is Mercury? |url=https://www.space.com/18645-mercury-temperature.html |site=Space.com |date=30 novembre 2016 |consulté le=2020-07-20}}.</ref>.

L'excentricité de l'orbite de Mercure varie de manière chaotique de 0 (orbite circulaire) à une valeur très importante de plus de 0,45 sur plusieurs millions d'années du fait de l'influence des autres planètes<ref>{{Article |langue=en |auteur1= |prénom1=Alexandre C. M. |nom1=Correia |prénom2=Jacques |nom2=Laskar |titre=Mercury's capture into the 3/2 spin-orbit resonance including the effect of core-mantle friction |périodique=Icarus |volume=201 |numéro=1 |date=2009-05 |doi=10.1016/j.icarus.2008.12.034 |lire en ligne=http://arxiv.org/abs/0901.1843 |consulté le=2020-07-20 |pages=1–11 }}.</ref>{{,}}<ref name=":25">{{Lien web |langue=en |titre=Stability of the solar system - Scholarpedia |url=http://www.scholarpedia.org/article/Stability_of_the_solar_system |site=www.scholarpedia.org |consulté le=2020-07-20}}.</ref>. En 1989, [[Jacques Laskar]], du [[Bureau des longitudes]], démontre que les planètes intérieures du Système solaire avaient toutes des courses chaotiques. Cependant, Mercure est celle dont le mouvement est le plus chaotique<ref name=":25" />{{,}}<ref>{{Article |langue=en |auteur1= |prénom1=Jacques |nom1=Laskar |titre=Chaotic diffusion in the Solar System |périodique=Icarus |volume=196 |numéro=1 |date=2008-07 |doi=10.1016/j.icarus.2008.02.017 |lire en ligne=http://arxiv.org/abs/0802.3371 |consulté le=2020-07-20 |pages=1–15 }}.</ref>.

[[Fichier:Sun mercury venus earth.svg|centré|cadre|Les trois premières planètes du Système solaire, les distances et la taille du Soleil sont à l'échelle (1 pixel pour {{unité|200000 km}}).<br>Les intervalles correspondent à la variation de distance au Soleil entre le [[périhélie]] et l'[[aphélie]] de l'orbite de chaque planète.<br>On remarque l'effet de l'importante excentricité orbitale de Mercure, comparativement à Vénus et à la Terre.|alt=Schéma symbolique présentant différents intervalles.]]

=== Orbite ===
[[Fichier:Mercuryorbitsolarsystem.gif|Animation des révolutions de Mercure et de la Terre autour du Soleil. |alt=Animation de synthèse présentant les révolutions comparées de Mercure et de la Terre.|cadre]]

L'orbite de Mercure est inclinée de {{Unité|7|degrés}} par rapport au plan de l'orbite terrestre ([[écliptique]]), comme le montre le schéma de droite. Par conséquent, les [[Transit de Mercure|transits de Mercure]] devant le Soleil ne peuvent avoir lieu que lorsque la planète traverse le plan de l'écliptique, au moment où elle se trouve entre la Terre et le Soleil, c'est-à-dire en mai ou en novembre. Cela se produit environ tous les sept ans en moyenne<ref>{{Lien web |langue=en |titre=NASA - Catalog of Transits of Mercury |url=https://eclipse.gsfc.nasa.gov/transit/catalog/MercuryCatalog.html |site=eclipse.gsfc.nasa.gov |consulté le=2020-06-28}}.</ref>.

L'[[inclinaison de l'axe]] de rotation de Mercure sur son plan orbital est la plus faible du Système solaire, à peine {{unité|2|[[Minute d'arc|minutes d'arc]]}}, soit environ {{nobr|0,03 degré}}<ref name="Margot20072">{{article |langue=en |auteur1= |prénom=J. L. |nom=Margot |prénom2=S. J. |nom2=Peale |prénom3=R. F. |nom3=Jurgens |prénom4=M. A. |nom4=Slade |titre=Large Longitude Libration of Mercury Reveals a Molten Core |journal=Science |volume=316 |numéro=5825 |date=2007 |pmid=17478713 |doi=10.1126/science.1140514 |bibcode=2007Sci...316..710M |url=https://semanticscholar.org/paper/561bf534574c75d08ce3a85e6f65712258bcd4f5 |pages=710–714 |nom5=Holin |prénom5=I. V. }}.</ref>. Cela est significativement plus faible que celle de Jupiter, qui a la deuxième plus petite inclinaison axiale de toutes les planètes, à {{nobr|3,1 degrés}}. Cela signifie que pour un observateur aux pôles de Mercure, le centre du soleil ne s'élève jamais à plus de {{nobr|2 minutes}} d'arc au-dessus de l'horizon<ref name="Margot20072" />.

En certains points de la surface de Mercure, un observateur pourrait voir le soleil se lever à un peu plus des deux tiers de l'horizon, puis se coucher avant de se lever à nouveau, le tout au cours de la même [[Ciel extraterrestre|journée mercurielle]]<ref group=N>Le déplacement angulaire total du Soleil pendant son mouvement rétrograde apparent, vu depuis la surface de Mercure, est de ~1,23°, tandis que le diamètre angulaire du Soleil lorsque le mouvement rétrograde apparent commence et se termine est de ~1,71°, augmentant jusqu'à ~1,73° au périhélie (à mi-chemin du mouvement rétrograde)</ref>. En effet, quatre jours terrestres avant le [[périhélie]], la vitesse orbitale angulaire de Mercure est égale à sa vitesse de rotation angulaire, de sorte que le mouvement apparent du soleil cesse ; plus près du périhélie, la vitesse orbitale angulaire de Mercure dépasse alors la vitesse de rotation angulaire. Ainsi, pour un observateur hypothétique sur Mercure, le soleil semble se déplacer dans une direction [[Rétrogradation (astronomie)|rétrograde]]. Quatre jours terrestres après le périhélie, le mouvement apparent normal du soleil reprend et il se lève à nouveau à l'est pour se coucher à l'ouest<ref name="strom">{{Ouvrage|langue=en|prénom1=Robert G.|nom1=Strom|prénom2=Ann L.|nom2=Sprague|titre=Exploring Mercury|sous-titre=the iron planet|éditeur=Springer|année=2003|pages totales=216|isbn=978-1-85233-731-5|lire en ligne=https://archive.org/details/exploringmercury00stro}}.</ref>.

Pour la même raison, il y a un couple de points sur l'équateur de Mercure (l'un d'entre eux étant situé dans le [[bassin Caloris]]<ref name=":10">{{Ouvrage|langue=fr|langue originale=en|prénom1=Mr Peter|nom1=Bond|titre=L'exploration du Système solaire|lieu=Paris/Louvain-la-Neuve|éditeur=De Boeck Superieur|date=2014-10-07|pages totales=462|isbn=978-2-8041-8496-4|lire en ligne={{Google Livres|id=plkEDgAAQBAJ|page=116}}|consulté le=2020-07-02}}.</ref>), distants de {{Unité|180|degrés}} en longitude, où à chacun desquels, un an mercurien sur deux (ce qui équivaut à une fois par jour mercurien), le soleil passe au-dessus d'est en ouest, puis inverse son mouvement apparent et passe à nouveau au-dessus d'ouest en est (lors du [[Rétrogradation (astronomie)|mouvement rétrograde]]), puis inverse son mouvement une seconde fois et passe au-dessus une troisième fois d'est en ouest<ref>{{Lien web |langue=en |titre=Day and Night on Mercury |url=https://www.eso.org/public/outreach/eduoff/vt-2004/mt-2003/mt-mercury-rotation.html |site=www.eso.org |consulté le=2020-07-20}}.</ref>{{,}}<ref>{{Lien web |langue=en |prénom1=Jake |nom1=Rocheleau |titre=Orbit & Rotation of Mercury: Planet Mercury’s Year, Day & Revolution  –  PlanetFacts.org |url=http://planetfacts.org/orbit-and-rotation-of-mercury/ |site=planetfacts.org |consulté le=7 février 2017}}.</ref>. Au cours de l'année mercurienne alternée, c'est à l'autre point de ce couple que ce phénomène se produit. L'amplitude du mouvement rétrograde étant faible en ces points, l'effet global est que, pendant deux ou trois semaines, le soleil est presque stationnaire au-dessus du point, et est à son plus haut niveau de brillance parce que Mercure est au périhélie<ref name=":30">{{Lien web |langue=en |titre=Mercury {{!}} Astronomy |url=https://courses.lumenlearning.com/astronomy/chapter/mercury/ |site=courses.lumenlearning.com |consulté le=2020-07-20}}</ref>. Cette exposition prolongée au moment où la planète est au plus proche du Soleil fait de ces deux points les endroits les plus chauds sur Mercure (d'où le nom Caloris, signifiant « chaleur » en [[latin]])<ref name=":30" />{{,}}<ref name=":0">{{Lien web |langue=en |titre=The Rotation of Mercury |url=https://cseligman.com/text/planets/mercuryrot.htm |site=cseligman.com |consulté le=2020-06-28}}.</ref>. Un de ces points a servi de référence pour le méridien 0°<ref group="N">voir [[#Depuis Mariner 10]]</ref>.

Inversement, il y a deux autres points sur l'équateur, à {{Unité|90|degrés}} de longitude de distance des premiers, où le soleil ne passe au-dessus que lorsque la planète est à l'[[aphélie]], une année mercurienne sur deux, à un moment où le mouvement apparent du soleil dans le ciel de Mercure est relativement rapide. Ces points reçoivent ainsi beaucoup moins de chaleur solaire que ceux du couple décrits ci-dessus<ref name=":0" />. Il en résulte une journée mercurienne également « étrange » pour un observateur qui y serait situé. Celui-ci verra le soleil se lever puis se recoucher, puis se relever à l'horizon est ; et à la fin de la journée à l'ouest, le soleil se couchera puis se relèvera, pour se recoucher<ref>[[Tous sur orbite !]], DVD documentaire</ref>. Ce phénomène s'explique aussi par la variation de la vitesse orbitale de Mercure : quatre jours avant le [[périhélie]], la vitesse (angulaire) orbitale de Mercure étant exactement égale à sa vitesse (angulaire) de rotation, le mouvement du soleil semble s'arrêter<ref name="strom" />{{,}}<ref name=":0" />.

Mercure atteint sa [[Conjonction (astronomie)|conjonction]] inférieure (point où elle est au plus proche de la Terre) tous les {{nobr|116 jours}} terrestres en moyenne (ce qu'on appelle la [[période synodique]])<ref name="factNASA" />, mais cet intervalle peut aller de {{nobr|105 jours}} à {{nobr|129 jours}}, en raison de l'orbite excentrique de la planète<ref>{{Lien web |langue=en |titre=Chapter 1: PREDICTABLE PERIODIC EVENTS-PART I |url=http://climate.gi.alaska.edu/Curtis/astro1.html |site=climate.gi.alaska.edu |consulté le=2020-07-03}}.</ref>{{,}}<ref>{{Lien web |langue=en-US |titre=The Synodic Period of Revolution |url=https://cseligman.com/text/sky/synodicperiods.htm |site=cseligman.com |consulté le=2020-07-20}}.</ref>. Entre 1900 et 2100, Mercure s'est approchée au minimum, (et ne s'approchera donc pas plus), de la Terre d'environ {{Unité|82.1|e=6|kilomètres|}} (soit {{Unité|0.55|[[unité astronomique]]}}), le {{date|31 mai 2015}}<ref>{{Lien web |langue=en |titre=How far is Mercury from Earth? Accurate distance data. |url=https://theskylive.com/how-far-is-mercury |site=theskylive.com |consulté le=2020-07-03}}.</ref>. Sa période de mouvement rétrograde peut varier de 8 à {{nobr|15 jours}} terrestres de part et d'autre de la conjonction inférieure. Cette grande amplitude est aussi due à l'excentricité orbitale élevée de la planète<ref name="strom" />.

Du fait de sa proximité avec le Soleil, c'est Mercure, et non [[Vénus (planète)|Vénus]], qui est la planète la plus proche de la Terre en moyenne, même si l'orbite de [[Vénus (planète)|Vénus]] est la plus proche de celle de la Terre<ref>{{Article|langue = anglais|lire en ligne = https://physicstoday.scitation.org/do/10.1063/PT.6.3.20190312a/full/|périodique = [[Physics Today]]|titre = Venus is not Earth's closest neighbor| auteur1 = Tom Stockman|auteur2 = Gabriel Monroe|auteur3 = Samuel Cordner|date = 12 mars 2019}}.</ref>{{,}}<ref>{{lien vidéo|langue=en|people=|date=7 mars 2019|titre=Mercury is the closest planet to all seven other planets|url=https://www.youtube.com/watch?v=GDgbVIqGADQ|medium=video|publisher=YouTube|nom1=Stockman|prénom1=Tom|consulté le=29 mai 2019}}.</ref>. Ce raisonnement peut même être étendu, et Mercure est en réalité la planète la plus proche en moyenne pour chacune des autres planètes du Système solaire, y compris Uranus et Neptune (orbitant respectivement à 19 et {{Unité|30|UA}})<ref>{{Lien web |langue=en |titre=Mercury Is Actually the Closest Planet to Every Other Planet - ExtremeTech |url=https://www.extremetech.com/extreme/287809-mercury-is-actually-the-closest-planet-to-every-other-planet#:~:text=Mercury%20(above)%20is%20the%20closest,sun%20between%20Earth%20and%20Mercury. |site=www.extremetech.com |consulté le=2020-07-03}}.</ref>{{,}}<ref>{{Lien web |langue=fr |auteur=Matthieu Delacharlery |titre=Mercure, et non Vénus, serait la planète la plus proche de la Terre |url=https://www.tf1info.fr/sciences-et-innovation/surprise-mercure-et-non-venus-serait-la-planete-la-plus-proche-de-la-terre-espace-systeme-solaire-2115594.html |accès url=libre |site=[[Groupe TF1|TF1 INFO]] |date=2019-03-15 |consulté le=2022-11-21}}</ref>.

=== Rotation ===
{{article détaillé|Rotation de Mercure}}

[[Fichier:Orbital resonance of Mercury.gif|vignette|La révolution et la rotation de Mercure sont couplées : à chaque révolution, la planète effectue une rotation et demie. Ainsi, après deux révolutions complètes, le même hémisphère est éclairé à nouveau.|alt=Animation présentant les évolutions respectives de la révolution et de la rotation de Mercure.]]

Alors qu'il étudiait Mercure afin d'en dresser une première carte, [[Giovanni Schiaparelli|Schiaparelli]] remarque après plusieurs années d'observation que la planète présente toujours la même face au Soleil, comme la Lune le fait avec la Terre. Il en conclut alors en [[1889]] que Mercure est [[rotation synchrone|synchronisée]] par effet de [[Force de marée|marée]] avec le Soleil et que sa période de rotation équivaut à une année mercurienne, soit {{nobr|88 jours}} terrestres<ref name=":17">{{Article |langue=en |auteur1=Giovanni Schiaparelli |titre=ANNOUNCEMENT OF THE DISCOVERY OF THE ROTATION PERIOD OF MERCURY |périodique=Astronomical Society of the Pacific |date=1890 |lire en ligne=https://iopscience.iop.org/article/10.1086/120099/pdf }}.</ref>. Cette durée est cependant erronée et il fallut attendre les [[années 1960]] avant que les astronomes ne la revoient à la baisse<ref>{{Lien web |langue=en |titre=Mercury (Planet) - Mercury's Rotation Rate |url=http://science.jrank.org/pages/4241/Mercury-Planet-Mercury-s-rotation-rate.html |site=science.jrank.org |consulté le=2020-07-03}}.</ref>.

Ainsi, en [[1962]], des observations par [[radar]] à [[effet Doppler]] sont effectuées par le [[radiotélescope d'Arecibo]] sur Mercure afin d'en apprendre plus sur la planète et de vérifier si la période de rotation est bien égale à la période de révolution. Les températures relevées du côté de la planète censé être toujours exposé à l'ombre sont alors trop importantes, ce qui suggère que cette face sombre est en réalité parfois exposée au Soleil. En [[1965]], les résultats obtenus par [[Gordon Pettengill]] et Rolf B. Dyce révèlent que la [[période de rotation]] de Mercure est en fait de {{nobr|59 jours}} terrestres<ref name="Duncan59">{{harvsp|Duncan|2007|p=59}}.</ref>, avec une incertitude de {{nobr|5 jours}}. Cette période sera ajustée plus tard, en [[1971]], à {{nobr|58,65 jours}} à {{nobr|± 0,25}} jours grâce à des mesures plus précises {{incise|toujours par radar}} effectuées par R.M. Goldstein<ref name="r27SABU" />. Trois ans plus tard, la sonde [[Mariner 10]] apporte une meilleure précision, mesurant la période de rotation à {{Unité|58,646 ± 0,005|jours}}<ref name="r27SABU">{{Lien web |titre=Mercure |url=http://www.solarviews.com/french/mercury.htm |site=www.solarviews.com |consulté le=2017-02-07}}.</ref>. Il se trouve que cette période est exactement égale aux 2/3 de la [[Période de révolution|révolution]] de Mercure autour du Soleil ; c'est ce qu'on appelle une [[résonance spin-orbite]] 3:2<ref name="3:2 Mercury-Sun">{{Lien web |langue=en |titre=3:2 Mercury-Sun Synchronization |url=http://large.stanford.edu/courses/2007/ph210/kwon2/ |site=large.stanford.edu |consulté le=7 février 2017}}.</ref>{{,}}<ref>{{Lien web |langue=en |titre=Mercury's 3:2 Spin-Orbit Resonance |url=https://ytliu0.github.io/Mercury-SpinOrbitResonance/mercury.html |site=ytliu0.github.io |consulté le=2020-06-29}}.</ref>.

Cette résonance 3:2, une spécificité de Mercure, est stabilisée par la variance de la [[force de marée]] le long de l'orbite excentrique de Mercure, agissant sur une composante dipolaire permanente de la distribution de masse de Mercure<ref name="sao188r">{{article |langue=en |auteur1= |prénom1=Giuseppe |nom1=Colombo |lien auteur1=Giuseppe Colombo (mathématicien) |prénom2=Irwin I. |nom2=Shapiro |lien auteur2=Irwin Shapiro |titre=The Rotation of the Planet Mercury |journal=SAO Special Report #188R |volume=188 |date=November 1965 |bibcode=1965SAOSR.188.....C |lire en ligne= |pages=188}}.</ref> et par le mouvement chaotique de son orbite<ref>{{Lien web |titre=La capture de Mercure en résonance spin-orbite 3:2 s'explique par le mouvement chaotique de son orbite - Observatoire de Paris - PSL Centre de recherche en astronomie et astrophysique |url=https://www.observatoiredeparis.psl.eu/la-capture-de-mercure-en-resonance-spin-orbite-3.html |site=www.observatoiredeparis.psl.eu |consulté le=2020-07-25}}.</ref>. Dans une [[orbite circulaire]], il n'y a pas de telle variance, donc la seule résonance stabilisée pour une telle orbite est 1:1 (par exemple, [[Orbite de la Lune|Terre-Lune]]). Au périhélie, là où la force de marée atteint son maximum, elle stabilise les résonances, comme 3:2, en obligeant la planète à pointer son axe de [[Moment d'inertie|moindre inertie]] (là où le diamètre de la planète est le plus grand) approximativement vers le Soleil<ref name="sao188r" />{{,}}<ref name="3:2 Mercury-Sun"/>.

La raison pour laquelle les astronomes pensaient que Mercure était verrouillée avec le Soleil est que, à chaque fois que Mercure était la mieux placée pour être observée, elle se trouvait toujours au même point sur son orbite (en résonance 3:2), présentant ainsi la même face à la Terre ; ce qui serait aussi le cas si elle était totalement synchronisée avec le Soleil. Cela est dû au fait que la période de rotation réelle de Mercure de {{nobr|58,6 jours}} est presque exactement la moitié de la [[période synodique]] de Mercure valant {{nobr|115,9 jours}} (c'est-à-dire le temps mis par Mercure pour revenir à la même configuration Terre–Mercure–Soleil) par rapport à la Terre<ref name="strom" />. L'erreur de [[Giovanni Schiaparelli|Schiaparelli]] peut aussi être imputée à la difficulté d'observation de la planète avec les moyens de l'époque<ref name=":17" />.

En raison de sa résonance 3:2, bien qu'un jour sidéral (la [[période de rotation]]) dure environ {{nobr|58,7 jours}} terrestres, le [[Temps solaire|jour solaire]] (durée entre deux retours successifs du Soleil au méridien local) dure {{nobr|176 jours}} terrestres, c'est-à-dire deux années mercuriennes<ref>{{Lien web |langue=en |titre=The Terrestrial Planets - Explore the Cosmos {{!}} The Planetary Society |url=https://web.archive.org/web/20110728044444/http://www.planetary.org/explore/topics/compare_the_planets/terrestrial.html |site=web.archive.org |date=2011-07-28 |consulté le=2020-06-28}}.</ref>. Cela implique qu'une journée et une nuit durent chacune exactement une année sur Mercure, soit {{nobr|88 jours}} terrestres (presque un [[trimestre]])<ref>{{Lien web |langue=en-US |titre=Mercury’s Spin-Orbit Resonance {{!}} Astronomy Club of Asheville |url=https://www.astroasheville.org/2019-mercury-orbit-animation/ |consulté le=2020-07-20}}.</ref>.

Une modélisation précise basée sur un modèle des marées a démontré que Mercure a été capturé dans l'état de spin-orbite 3:2 à un stade très précoce de son histoire, entre 10 et {{nobr|20 millions}} d'années après sa formation<ref>{{Article |langue=en |auteur1= |prénom1=Benoit |nom1=Noyelles |prénom2=Julien |nom2=Frouard |prénom3=Valeri |nom3=Makarov |prénom4=Michael |nom4=Efroimsky |titre=Spin-orbit evolution of Mercury revisited |périodique=Icarus |volume=241 |date=2014-10 |doi=10.1016/j.icarus.2014.05.045 |lire en ligne=http://arxiv.org/abs/1307.0136 |consulté le=2020-07-03 |pages=26–44 }}.</ref>. De plus, des simulations numériques ont montré qu'une future [[résonance séculaire]] avec [[Jupiter (planète)|Jupiter]] pourrait faire croître l'excentricité de Mercure jusqu'à un point où il y aurait 1 % de chance que la planète entre en collision avec Vénus d'ici à {{nobr|5 milliards}} d'années<ref group=N>Soit avant la phase [[géante rouge]] de l’évolution du Soleil.</ref>{{,}}<ref name="Laskar2008">{{article |langue=en |auteur1= |prénom=Jacques |nom=Laskar |titre=Chaotic diffusion in the Solar System |journal=[[Icarus (journal)|Icarus]] |volume=196 |numéro=1 |date=March 18, 2008 |doi=10.1016/j.icarus.2008.02.017 |bibcode=2008Icar..196....1L |arxiv=0802.3371 |lire en ligne= |pages=1–15 }}.</ref>{{,}}<ref name="Laskar2009">{{article |langue=en |auteur1= |prénom=Jacques |nom=Laskar |prénom2=Mickaël |nom2=Gastineau |titre=Existence of collisional trajectories of Mercury, Mars and Venus with the Earth |journal=[[Nature (revue)|Nature]] |volume=459 |numéro=7248 |date=June 11, 2009 |pmid=19516336 |doi=10.1038/nature08096 |bibcode=2009Natur.459..817L |lire en ligne= |pages=817–819 }}.</ref>. La prédiction à long terme de l'orbite de Mercure s'inscrit dans la [[Théorie du chaos|mécanique du chaos]] : certaines simulations démontrent même que la planète pourrait être éjectée du Système solaire<ref>{{Ouvrage |langue=fr |prénom1=James |nom1=Lequeux |titre=L'univers dévoilé : une histoire de l'astronomie de 1910 à aujourd'hui |lieu=Les Ulis (Essonne) |éditeur=[[EDP Sciences]] |collection=Sciences & histoires |année=2005 |pages totales=304 |passage=157 |isbn=978-2-86883-792-9 |oclc=420164857}}.</ref>.

=== Précession du périhélie ===
[[Fichier:Apsidendrehung.png|gauche|vignette|redresse=0.6|La [[précession]] du [[périhélie]] de Mercure (l'effet est ici exagéré).|alt=Schéma présentant le périhélie de Mercure.]]

Comme pour l'ensemble des planètes du Système solaire, l'orbite de Mercure connaît une très lente [[précession]] du [[périhélie]] autour du Soleil, c'est-à-dire que son orbite est elle-même en rotation autour du Soleil. Cependant, contrairement aux autres planètes, la période de précession du périhélie de Mercure ne concorde pas avec les prédictions faites à l'aide de la [[mécanique newtonienne]]<ref>{{Lien web |titre=Avance du périhélie de Mercure |url=https://dournac.org/sciences/general_relativity/node36.html |site=dournac.org |consulté le=2020-07-02}}.</ref>.

En effet, Mercure connaît une précession légèrement plus rapide ({{nobr|5600 secondes}} par siècle) que celle à laquelle on peut s'attendre en appliquant les lois newtoniennes de la [[mécanique céleste]] ({{nobr|5557 secondes}} par siècle), et se trouve en conséquence en avance d'environ {{nobr|43 secondes}} d'arc par [[siècle]]<ref>René Taton, ''La science contemporaine'', Quadrige/PUF (1995), La relativité, {{p.|170-171}}.</ref>{{,}}<ref>{{article |langue=en |prénom=G. M. |nom1=Clemence |titre=The Relativity Effect in Planetary Motions |journal=Reviews of Modern Physics |volume=19 |numéro=4 |mois=octobre |année=1947 |doi=10.1103/RevModPhys.19.361 |pages=361-364 }}.</ref>.

==== Recherche d'une planète tierce ====
[[Fichier:Planet-Vulcan_1846_003790.jpg|vignette|[[Vulcain (planète)|Vulcain]], la planète hypothétique.|alt=Photographie en couleur d'une lithographie de 1846 présentant l'hypothétique planète Vulcain, dans une orbite proche du soleil.]]

Les astronomes ont donc, dans un premier temps, pensé à la présence d'un ou de plusieurs corps entre le Soleil et l'orbite de Mercure dont l'interaction gravitationnelle perturberait le mouvement de cette dernière. L'astronome français [[Urbain Le Verrier]], qui avait [[Découverte de Neptune|découvert en 1846]] la planète [[Neptune (planète)|Neptune]] à partir d'anomalies dans l'orbite d'[[Uranus (planète)|Uranus]]<ref>{{Article |langue=fr |prénom1=James |nom1=Lequeux |titre=La découverte de Neptune par Le Verrier (1846) |périodique=Bibnum. Textes fondateurs de la science |date=2010-06-01 |issn=2554-4470 |lire en ligne=http://journals.openedition.org/bibnum/692 |consulté le=2020-07-03 }}.</ref>, se penche sur le problème et suggère la présence d'une planète inconnue ou d'une seconde [[ceinture d'astéroïdes]] entre le Soleil et Mercure<ref name="Verrier">U. Le Verrier (1859), [https://archive.org/stream/comptesrendusheb49acad#page/378/mode/2up "Lettre de M. Le Verrier à M. Faye sur la théorie de Mercure et sur le mouvement du périhélie de cette planète"], Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences (Paris), vol. 49 (1859), {{p.|379–383}}.</ref>. Des calculs effectués, en prenant en compte l'influence gravitationnelle de ces corps, devaient alors concorder avec la précession observée.

Le {{date|28|mars|1859}}, Le Verrier est contacté par le médecin français [[Edmond Modeste Lescarbault|Edmond Lescarbault]] à propos d'une tache noire qu'il aurait vu passer devant le Soleil deux jours avant et qui était probablement, selon lui, une planète intramercurienne<ref>{{Lien web |langue=fr-FR |prénom=LA FRANCE |nom=PITTORESQUE |titre=Traque de la planète Vulcain au XIXe siècle. Le Verrier et astronomes |url=https://www.france-pittoresque.com/spip.php?article12543 |site=La France pittoresque. Histoire de France, Patrimoine, Tourisme, Gastronomie |date=2015-04-17 |consulté le=2020-07-02}}.</ref>. Le Verrier postule alors que cette planète {{incise|qu'il nomme [[Vulcain (planète)|Vulcain]]}} est responsable des anomalies du mouvement de Mercure et se met en tête de la découvrir. À partir des informations de Lescarbault, il conclut que Vulcain tournerait autour du Soleil en {{nobr|19 jours}} et {{nobr|7 heures}} à une distance moyenne de {{Unité|0.14|[[Unité astronomique|UA]]}}. Il déduit également un diamètre d'environ {{Unité|2000|km}} et une masse de 1/{{17e}} de celle de Mercure. Cette masse est cependant bien trop faible pour expliquer les anomalies, mais Vulcain reste une bonne candidate au corps le plus gros d'une hypothétique ceinture d'astéroïdes interne à l'orbite de Mercure<ref>{{Lien web |langue=fr-FR |titre=Vulcain, la planète qui n’existait pas |url=https://www.poledesetoiles.fr/blog/vulcain-planete-nexistait/ |site=Pôle des Étoiles de Nançay |consulté le=2020-07-02}}.</ref>.

[[Urbain Le Verrier|Le Verrier]] profite alors de l'éclipse de Soleil de [[1860]] pour mobiliser tous les astronomes français afin de repérer Vulcain, mais personne ne put la trouver. La planète fut ensuite recherchée pendant des décennies, sans succès même si certains astronomes pensèrent l'avoir vue<ref>{{Lien web |langue=en |auteur=Calvin J. Hamilton |titre=Hypothetical Planets |url=http://solarviews.com/eng/hypothet.htm#vulcan |site=solarviews.com |consulté le=2020-06-29}}.</ref>{{,}}<ref>{{Ouvrage|langue=en|prénom1=Richard|nom1=Baum|prénom2=William|nom2=Sheehan|titre=In Search of Planet Vulcan, The Ghost in Newton's Clockwork Machine|lieu=New York|éditeur=Plenum Press|année=1997|pages totales=310|isbn=978-0-306-45567-4|lire en ligne=https://archive.org/details/insearchofplanet0000baum|accès url=inscription}}.</ref>, jusqu'à ce qu'une explication relativiste soit proposée.

==== Explication par la relativité générale ====
{{Article détaillé|Tests expérimentaux de la relativité générale#Avance du périhélie de Mercure}}
En [[1916]], [[Albert Einstein]] avance la théorie de la [[relativité générale]]. En appliquant les paramètres dits [[Paramètre post-képlérien|post-képlériens]] de sa théorie au mouvement de Mercure, Einstein fournit l'explication de la précession observée en formalisant la gravitation comme étant affectée par la courbure de l'[[espace-temps]]<ref>{{Article|langue=de|prénom1=A.|nom1=Einstein|titre=Die Grundlage der allgemeinen Relativitätstheorie|périodique=Annalen der Physik|volume=354|numéro=7|date=1916|doi=10.1002/andp.19163540702|lire en ligne=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/andp.19163540702|consulté le=2023-02-09|pages=769–822}}</ref>{{,}}<ref name=":29">{{Article|langue=en|prénom1=Christian|nom1=Corda|titre=The secret of planets’ perihelion between Newton and Einstein|périodique=Physics of the Dark Universe|volume=32|date=2021-05-01|issn=2212-6864|doi=10.1016/j.dark.2021.100834|lire en ligne=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2212686421000650|consulté le=2023-02-09|pages=100834}}</ref>. La formule de précession subie par l'orbite obtenue par Einstein est :
:<math>\varphi_\text{Einstein} \ = \ \frac{6 \, \pi \, G \, M_S}{c^2 \, a \, \left(1 - e^2 \right)} \ = \ \frac{24 \, \pi^3 \, a^2}{T^2 \, c^2 \, \left(1 - e^2 \right)} </math>
où <math>a</math> est le [[Grand axe|demi-grand axe]] de l'[[Ellipse (mathématiques)|ellipse]], <math>e</math> son [[Excentricité orbitale|excentricité]], <math>G</math> la [[constante gravitationnelle]], <math>M_S</math> la [[Masse solaire|masse du Soleil]], et <math>T</math> la [[période de révolution]] sur l'ellipse<ref>{{Ouvrage|langue=en|prénom1=Adrian|nom1=Horia Dediu|prénom2=Luis|nom2=Magdalena|prénom3=Carlos|nom3=Martín Vide|titre=Theory and practice of natural computing : Fourth International Conference, TPNC 2015, Mieres, Spain, December 15-16, 2015. Proceedings|passage=141|date=2015|isbn=978-3-319-26841-5|isbn2=3-319-26841-4|oclc=932170405|lire en ligne=https://books.google.fr/books?id=XmwiCwAAQBAJ&pg=PA141&redir_esc=y#v=onepage&q&f=false|consulté le=2023-02-09}}</ref>.

Avec pour valeurs numériques, <math>G \ \simeq \ 6.67 \ 10^{-11}\,\text{SI}</math>, <math>M_S \ \simeq \ 2.0 \ 10^{30}\,\text{kg}</math>, <math>a \ \simeq \ 5.8 \ 10^{+10}\,\text{m}</math>, <math>e \ \simeq \ 0.2</math> et <math>T \ \simeq \ 88 \,\text{jours}</math>, on retrouve {{nobr|0,1035 secondes}} d'arc par révolution, ce qui correspond, avec les 415,2 révolutions de Mercure par siècle, à :
:<math>\varphi_\text{Einstein} \  \ \simeq \ 42{,}980 \pm 0,001</math> secondes d'arc par siècle<ref name=":29" />.
L'effet est faible : seulement ~{{nobr|43 secondes}} d'arc par siècle pour Mercure, il faut donc environ {{nobr|2,8 millions}} d'années pour un tour complet en excès<ref group=N>{{nobr|42,98 secondes}} d'arc par siècle correspondent à <math>42,98 * 0,0003 = 0,012894</math> degré par siècle, d'où <math>360 \div 0,012894 = 27\ 920</math> siècles pour un tour complet. Un calcul plus précis serait le suivant : <math>42,98/3\ 600 = 0,011938889</math> degré par siècle, d'où <math>360 \div 0,011938889 = 30\ 153</math> siècles pour un tour complet, soit {{nobr|12,5 millions}} de révolutions).</ref> (ou douze millions de révolutions), mais coïncide bien avec l'avance du périhélie précédemment mesurée. Cette prédiction validée constitue un des premiers grands succès de la relativité générale naissante<ref name=":29" />. Des effets similaires, mais plus faibles, existent aussi pour les autres planètes : {{nobr|8,6247 secondes}} d'arc par siècle pour Vénus, {{nobr|3,8387}} pour la Terre et {{nobr|1,351}} pour Mars<ref>{{Article|langue=en|prénom1=Abhijit|nom1=Biswas|prénom2=Krishnan R. S.|nom2=Mani|titre=Relativistic Perihelion Precession of Orbits of Venus and the Earth|périodique=Open Physics|date=2008-01-01|lire en ligne=https://arxiv.org/abs/0802.0176|consulté le=2023-02-09}}</ref>.

== Caractéristiques physiques ==

=== Structure interne ===
[[Fichier:Mercury (planet).svg|vignette|redresse=1.8|lang=fr|Structure interne de Mercure telle que supposée en 2020. On relève notamment le noyau représentant près de 85 % de son rayon, un noyau interne solide et une fine croûte.|alt=Image de synthèse présentant une coupe de la structure interne de Mercure.|lien=Fichier:Mercury_(planet).svg%3Flang=fr]]

Mercure est l'une des quatre [[Planète tellurique|planètes telluriques]] du Système solaire, et possède un corps rocheux comme la [[Terre]]. C'est également la plus petite, avec un rayon équatorial de {{unité|2439,7 km}}<ref name="factNASA" />. Mercure est également plus petite {{incise|bien que plus massive}} que deux [[Satellite naturel|satellites naturels]] du Système solaire, [[Ganymède (lune)|Ganymède]] et [[Titan (lune)|Titan]]. Mercure est composée d'environ 70 % de [[Métal|métaux]] (principalement dans le noyau) et de 30 % de silicate (principalement dans son manteau)<ref>{{lien web |auteur=Olivier Lascar |titre=Tout savoir sur la planète Mercure |url=https://www.sciencesetavenir.fr/espace/planetes/tout-savoir-sur-la-planete-mercure_23509 |site=[[Sciences et Avenir]] |date=6 mai 2016 |consulté le=2020-07-01}}.</ref>{{,}}<ref name=":0" />. La [[densité]] de Mercure est la deuxième plus élevée dans le Système solaire, avec {{unité|5,427 g/cm3}}, soit à peine moins que la densité de la Terre, qui est de {{unité|5,515 g/cm3}} <ref name="factNASA" />{{,}}<ref>{{Lien web |titre=La planète Mercure |url=https://cnes.fr/fr/la-planete-mercure |site=[[Centre national d'études spatiales]] |date=27 Novembre 2015 |consulté le=2020-07-01}}.</ref>. Si l'effet de la [[compression gravitationnelle]] devait être ignoré, c'est Mercure qui serait plus dense avec {{unité|5,3 g/cm3}} contre {{unité|4,4 g/cm3}} pour la Terre<ref name=":1">{{Lien brisé |langue=en |titre=Mercury |url=https://astrogeology.usgs.gov/Projects/BrowseTheGeologicSolarSystem/MercuryBack.html |éditeur=US Geological Survey |date=8 mai 2003 |consulté le=20 juillet 2020 |archive-url=https://web.archive.org/web/20060929091534/http://astrogeology.usgs.gov/Projects/BrowseTheGeologicSolarSystem/MercuryBack.html |archive-date=September 29, 2006 }}.</ref>, du fait d'une composition avec des matériaux plus denses.

La densité de Mercure peut être utilisée pour déduire des détails sur sa structure interne. Bien que la haute densité de la Terre résulte sensiblement de la compression gravitationnelle, en particulier au niveau du [[noyau terrestre]], Mercure est beaucoup plus petite et ses régions internes ne sont pas aussi comprimées. Par conséquent, pour qu'elle ait une densité aussi élevée, son noyau doit être volumineux et riche en fer<ref name="Lyttleton">{{article |langue=en |auteur1= |prénom=Raymond A. |nom=Lyttleton |lien auteur=Raymond Lyttleton |titre=On the Internal Structures of Mercury and Venus |journal=Astrophysics and Space Science |volume=5 |numéro=1 |date=1969 |doi=10.1007/BF00653933 |bibcode=1969Ap&SS...5...18L |lire en ligne= |pages=18–35 }}.</ref>.

Les [[géologue]]s estiment que le noyau de Mercure occupe environ 85 % de son rayon<ref>{{Lien web |langue=fr |titre=Estimer la taille du noyau de Mercure {{!}} CNRS |url=http://www.cnrs.fr/fr/estimer-la-taille-du-noyau-de-mercure |site=www.cnrs.fr |consulté le=2020-07-01}}.</ref>{{,}}<ref name=":2">{{Lien web |langue=en |prénom=Tricia |nom=Talbert |titre=MESSENGER Provides New Look at Mercury's surprising core and landscape curiosities |url=http://www.nasa.gov/mission_pages/messenger/media/PressConf20120321.html |site=NASA |date=2015-04-13 |consulté le=2020-07-01}}.</ref>, ce qui représenterait ainsi environ 61,4 % de son volume contre 17 % pour la Terre par exemple<ref group=N>Si Rnoyau = 0,85 × Rplanète, alors Vnoyau = 0,85{{3}} Vplanète = 0,614 Vplanète, le volume étant proportionnel au cube du rayon.</ref>. Des recherches publiées en 2007 ont un temps suggéré que le noyau de Mercure était totalement liquide ([[nickel]] et [[fer]])<ref>{{Lien web |auteur=Jean Etienne |titre=Mercure possède bien un noyau liquide ! |url=https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/astronomie-mercure-possede-bien-noyau-liquide-11748/ |site=[[Futura-Sciences]] |date=11 mai 2007 |consulté le=2020-07-01}}.</ref>{{,}}<ref name="laurengold" />{{,}}<ref name="nrao3">{{article |langue=en |auteur1= |prénom=Dave |nom=Finley |titre=Mercury's Core Molten, Radar Study Shows |périodique=National Radio Astronomy Observatory |date=May 3, 2007 |url=http://www.nrao.edu/pr/2007/mercury/ |consulté le=12 mai 2008 }}.</ref>. Plus récemment, d'autres études utilisant des données de la mission [[MESSENGER]], achevée en 2015, amènent cependant les astronomes à penser que le noyau interne de la planète est en réalité solide<ref name=":2" />{{,}}<ref>{{lien web|langue=en-US |titre=Scientists find evidence Mercury has a solid inner core |url=https://news.agu.org/press-release/scientists-find-evidence-mercury-has-a-solid-inner-core/ |site=AGU Newsroom |consulté le=2019-04-17}}.</ref>{{,}}<ref name=":3">{{Lien web |langue=en |prénom=By Michelle Thaller NASA’s Goddard Space Flight |nom=Center |titre=Discovery Alert: A Closer Look at Mercury's Spin and Gravity Reveals the Planet's Inner Solid Core |url=https://solarsystem.nasa.gov/news/908/discovery-alert-a-closer-look-at-mercurys-spin-and-gravity-reveals-the-planets-inner-solid-core |site=NASA Solar System Exploration |consulté le=2020-06-29}}.</ref>. Autour du noyau se trouve une couche centrale externe solide de [[sulfure de fer]] et un [[Manteau planétaire|manteau]] composé de [[silicate]]s<ref name="Spohn20013">{{article |langue=en |auteur1= |prénom=Tilman |nom=Spohn |prénom2=Frank |nom2=Sohl |prénom3=Karin |nom3=Wieczerkowski |prénom4=Vera |nom4=Conzelmann |titre=The interior structure of Mercury: what we know, what we expect from BepiColombo |journal=Planetary and Space Science |volume=49 |numéro=14–15 |date=2001 |doi=10.1016/S0032-0633(01)00093-9 |bibcode=2001P&SS...49.1561S |lire en ligne= |pages=1561–1570 }}.</ref>{{,}}<ref name="Sélection">{{Ouvrage|langue=fr|langue originale=en|prénom1=Mark Antony|nom1=Garlick|prénom2=Charles|nom2=Frankel|titre=Astronomie|sous-titre=guide visuel|lieu=Bagneux|éditeur=Sélection du Readers' Digest|année=2004|pages totales=303|passage=77|isbn=978-2-7098-1539-0|consulté le=2020-07-01}}.</ref>. D'après les données de la mission Mariner 10 et les observations terrestres, la [[Croûte planétaire|croûte]] de Mercure aurait une épaisseur entre 35 et {{unité|54|km}}<ref name="Padovan20152">{{article |langue=en |auteur1= |prénom1=Sebastiano |nom1=Padovan |prénom2=Mark A. |nom2=Wieczorek |prénom3=Jean-Luc |nom3=Margot |prénom4=Nicola |nom4=Tosi |titre=Thickness of the crust of Mercury from geoid-to-topography ratios |journal=Geophysical Research Letters |volume=42 |numéro=4 |année=2015 |date=2015 |doi=10.1002/2014GL062487 |bibcode=2015GeoRL..42.1029P |url=http://www.escholarship.org/uc/item/403071pz |pages=1029 |nom5=Solomon |prénom5=Sean C. }}.</ref>. Une caractéristique distinctive de la surface de Mercure est la présence de nombreuses crêtes étroites, s'étendant jusqu'à plusieurs centaines de kilomètres de longueur. On pense qu'elles se sont formées lorsque le noyau et le manteau de Mercure ont refroidi et se sont contractés à un moment où la croûte s'était déjà solidifiée<ref name=":3" />.

=== Métallicité ===
Le noyau de Mercure a une teneur en fer plus élevée que celle de tout autre objet du Système solaire<ref name=":4">{{Ouvrage|langue=fr|prénom1=Christophe|nom1=Sotin|prénom2=Olivier|nom2=Grasset|prénom3=Gabriel|nom3=Tobie|titre=Planétologie|sous-titre=Géologie des planètes et des satellites|éditeur=[[Éditions Dunod|Dunod]]|date=2009-03-25|pages totales=368|isbn=978-2-10-053993-2|lire en ligne={{Google Livres|id=NRfQmceiH88C|page=279}}|passage=279|consulté le=2020-06-29}}.</ref>. Cette forte concentration en fer est la raison pour laquelle on la surnomme parfois « la [[planète métallique]] »<ref name="Lyttleton" /> ou « la planète de fer »<ref name="C&E0213">{{Lien archive |url=http://www.cieletespace.fr/a-la-une/10023 |titre=Mercure : révélations sur la planète de fer |horodatage archive=20130216060940}}.</ref>. Comprendre l'origine de cette concentration permettrait d'en apprendre beaucoup sur la [[nébuleuse solaire]] primitive et les conditions dans lesquelles le Système solaire s'est formé. Trois hypothèses ont été proposées pour expliquer la haute [[métallicité]] de Mercure et son noyau gigantesque.

[[Fichier:Massive Smash-Up at Vega.jpg|gauche|vignette|Vue d'artiste d'un [[Impact cosmique|impact]] entre deux [[Planétésimal|planétésimaux]].|alt=Image de synthèse d'un choc entre deux planétésimaux.]]

La [[Théorie scientifique|théorie]] la plus largement acceptée à ce sujet est que Mercure avait à l'origine un rapport de métal sur silicate similaire à celui des météorites de [[chondrite]] communes, que l'on pense être typiques de la matière rocheuse du Système solaire, et avec une masse environ 2,25 fois supérieure à sa masse actuelle<ref name="Benz2">{{article |langue=en |auteur1= |prénom=W. |nom=Benz |prénom2=W. L. |nom2=Slattery |prénom3=Alastair G. W. |nom3=Cameron |titre=Collisional stripping of Mercury's mantle |journal=Icarus |volume=74 |numéro=3 |date=1988 |doi=10.1016/0019-1035(88)90118-2 |bibcode=1988Icar...74..516B |url=https://zenodo.org/record/1253898 |pages=516–528 }}.</ref>. Ensuite, au début de l'histoire du Système solaire, Mercure aurait été frappée par un [[planétésimal]] d'environ 1/{{6e}} de cette masse et de plusieurs milliers de kilomètres de diamètre<ref name="Benz2" />. L'impact aurait enlevé une grande partie de la croûte et du manteau d'origine, laissant derrière lui le noyau métallique qui aurait fusionné avec celui du planétésimal, et un mince manteau. Un processus similaire, connu sous le nom d'[[hypothèse de l'impact géant]], a été proposé pour expliquer la formation de la Lune<ref name="Benz2" /> à la suite de la collision de la [[Terre]] avec l'impacteur [[Théia (impacteur)|Théia]].

Alternativement, Mercure pourrait s'être formée à partir de la [[nébuleuse solaire]] avant que la [[Nucléosynthèse stellaire|production d'énergie]] du Soleil ne se soit stabilisée. Au départ, sa masse aurait été le double de celle actuelle mais lorsque la [[protoétoile]] s'est contractée, les températures à proximité de Mercure auraient pu se situer entre {{formatnum:2500}} et {{Unité|3500|K}} et peut-être même atteindre {{Unité|10000|K}}<ref name=":6">{{Article |langue=en |auteur1=A.G.W. Cameron |titre=The partial volatilization of Mercury |périodique=[[Icarus (journal)|Icarus]] |volume=64 |numéro=2 |date=novembre 1985 |doi=10.1016/0019-1035(85)90091-0 |pages=285-294 }}.</ref>. Une grande partie de la roche de surface de Mercure aurait ainsi pu être vaporisée à ces températures, formant une atmosphère de vapeur de roche qui aurait ensuite été emportée par le [[vent solaire]]<ref name=":6" />.

Une troisième hypothèse suppose que la [[nébuleuse solaire]] aurait provoqué une traînée sur les particules à partir desquelles Mercure s'[[Accrétion|accrétait]], ce qui signifie que des particules plus légères ont été perdues du matériau d'accrétion et n'ont pas été recueillies par Mercure<ref name=":4" />. Ainsi, le taux d'éléments lourds, comme le fer, présents dans la nébuleuse solaire était plus important au voisinage du Soleil, voire ces éléments lourds étaient distribués graduellement autour du Soleil (plus on s'en éloignait, moins il y avait d'éléments lourds). Mercure, proche du Soleil, aurait donc amassé plus de matériaux lourds que les autres planètes pour former son noyau<ref name="csmon20110929" />.

Cependant, chaque hypothèse prévoit une composition de surface différente. La mission [[MESSENGER]] a trouvé des niveaux de [[potassium]] et de [[soufre]] plus élevés que prévu à la surface, ce qui suggère que l'hypothèse d'un impact géant et d'une vaporisation de la croûte et du manteau ne s'est pas produite car le potassium et le soufre auraient été chassés par la chaleur extrême de ces événements<ref name="csmon20110929">{{article |langue=en |auteur1= |prénom=Mark |nom=Sappenfield |titre=Messenger's message from Mercury: Time to rewrite the textbooks |périodique=The Christian Science Monitor |date=September 29, 2011 |url=https://www.csmonitor.com/Science/2011/0929/Messenger-s-message-from-Mercury-Time-to-rewrite-the-textbooks |consulté le=21 août 2017 }}.</ref>. Ainsi, les résultats obtenus jusqu'à présent semblent favoriser la troisième hypothèse mais une analyse plus approfondie des données est nécessaire<ref name="intra">{{article |langue=en |auteur1= |prénom=Jon |nom=Cartwright |titre=Messenger sheds light on Mercury's formation |périodique=Chemistry World |date=September 30, 2011 |url=https://www.chemistryworld.com/news/messenger-sheds-light-on-mercurys-formation/3002463.article |consulté le=21 août 2017 }}.</ref>. [[BepiColombo]], qui arrivera en orbite autour de Mercure en 2025, fera des observations pour tenter d'apporter une réponse<ref name="ESA-Bepi">{{lien web |langue=en |titre=BepiColombo |url=http://sci.esa.int/bepicolombo/ |éditeur=European Space Agency |consulté le=7 avril 2008}}.</ref>.

=== Géologie ===
{{Article détaillé|Géologie de Mercure}}
[[Fichier:South Pole of Mercury.jpg|vignette|Surface du Pôle Sud de Mercure.|alt=Photographie en noir et blanc de la surface de Mercure marquée par plusieurs cratères.]]

La surface de Mercure est couverte d'un tapis poussiéreux, de cassures et de [[Cratère d'impact|cratères]]<ref name="Duncan59" />. La surface de Mercure est similaire à celle de la [[Lune]], montrant de vastes plaines de minéraux ([[silicate]]s) ressemblant à des [[Mer lunaire|mers lunaires]] et de nombreux [[Cratère d'impact|cratères]], ce qui indique qu'elle est géologiquement inactive depuis des milliards d'années<ref>{{Lien web |langue=fr |prénom=David |nom=Baratoux |titre=Quatre milliards d’années d’histoire |url=https://www.pourlascience.fr/sd/planetologie/quatre-milliards-d8217annees-d8217histoire-7983.php |site=Pourlascience.fr |consulté le=2020-07-03}}.</ref>{{,}}<ref>{{Lien web |langue=fr |auteur=Pierre Thomas |titre=Le volcanisme dans le Système solaire |url=https://planet-terre.ens-lyon.fr/article/volcanisme-systeme-solaire.xml#Lune-Mercure |site=ENS Lyon |date=21/07/2000 |consulté le=03/07/2020}}.</ref>. Pour les astronomes, ces cratères sont très anciens et racontent l'histoire de la formation du Système solaire, lorsque les [[planétésimal|planétésimaux]] entraient en collision avec les jeunes planètes pour fusionner avec elles. Par opposition, certaines portions de la surface de Mercure semblent lisses, vierges de tout impact<ref name=":26">{{Lien brisé |langue=en |auteur=Staff |titre=Mercury |url=https://astrogeology.usgs.gov/Projects/BrowseTheGeologicSolarSystem/MercuryBack.html |éditeur=U.S. Geological Survey |date=5 août 2003 |consulté le=2020-07-01}}.</ref>{{,}}<ref name = 'tectonic' />. Il s'agit probablement de coulées de lave recouvrant un sol plus ancien et plus marqué par les impacts. La lave, une fois refroidie, donnerait lieu à l'apparition d'une surface lisse, blanchâtre. Ces plaines datent d'une époque plus récente, postérieure à la [[Grand bombardement tardif|période de bombardements intenses]]. La découverte des plaines volcaniques sur la surface permet de mettre en cause des chutes d'énormes astéroïdes atteignant le [[manteau planétaire|manteau]], et pouvant créer en même temps des éruptions volcaniques à l'opposé de la [[planète]].

[[Fichier:Spider crater on planet mercury.jpg|vignette|Cratère [[Apollodorus (cratère)|Apollodorus]], aussi surnommé « cratère de l'araignée ».|alt=Photographie en noir et blanc d'un large cratère d'où partent des stries.]]

La connaissance de la [[géologie de Mercure]] n'ayant été basée que sur le survol de la sonde [[Mariner 10]] en 1975 et sur des observations terrestres, elle fut la moins bien connue des [[Planète tellurique|planètes telluriques]] jusqu'à 2011 et la mission MESSENGER<ref name="nrao3" />. Par exemple, un cratère inhabituel avec des creux rayonnants est découvert grâce à cette mission, que les scientifiques appellent un temps cratère de l'Araignée avant de le renommer [[Apollodorus (cratère)|Apollodorus]]<ref name="newscientist300120082">{{article |langue=en |auteur1= |prénom=David |nom=Shiga |titre=Bizarre spider scar found on Mercury's surface |périodique=NewScientist.com news service |date=30 janvier 2008 |url=https://www.newscientist.com/article/dn13257-bizarre-spider-scar-found-on-mercurys-surface.html }}.</ref>{{,}}<ref>{{lien web |langue=en |titre=Scientists see Mercury in a new light |url=https://www.sciencedaily.com/releases/2008/02/080201093149.htm |site=Science Daily |date=28 février 2008 |consulté le=7 avril 2008}}.</ref>.

Mercure possède différents types de formations géologiques<ref>{{lien web |langue=en |prénom=Jennifer |nom=Blue |titre=Gazetteer of Planetary Nomenclature |url=http://planetarynames.wr.usgs.gov/ |éditeur=US Geological Survey |date=11 avril 2008 |consulté le=11 avril 2008}}.</ref>{{,}}<ref name="DunneCh72">{{Ouvrage|langue=en|prénom1=James A.|nom1=Dunne|prénom2=Eric|nom2=Burgess|lien auteur2=:en:Eric Burgess|titre=The Voyage of Mariner 10 – Mission to Venus and Mercury|éditeur=NASA History Office|année=1978|isbn=|lire en ligne=https://history.nasa.gov/SP-424/ch7.htm|consulté le=28 mai 2008|titre chapitre=Chapter Seven}}.</ref>{{,}}<ref name=":5">{{lien web |langue=en |titre=Categories for Naming Features on Planets and Satellites |url=http://planetarynames.wr.usgs.gov/Page/Categories |éditeur=US Geological Survey |consulté le=20 août 2011}}.</ref> :

{{Article détaillé|Liste des formations géologiques de Mercure}}
* les ''[[Formation d'albédo|Albedos]]'' (régions marquées par une [[réflectivité]] plus forte ou plus faible) ;
* les ''[[Catena]]e'' (chaînes de cratères), possédant le nom d'un [[radiotélescope]]
* les cratères, nommés en l'honneur d'[[artiste]]s, de [[musicien]]s, de [[Artiste peintre|peintres]] et d'[[écrivain]]s décédés qui ont apporté une contribution exceptionnelle ou fondamentale à leur domaine ;
* les ''[[Dorsum|Dorsa]]'' (crête), nommées en l'honneur d'[[astronome]]s qui ont contribué à l'étude de Mercure ;
* les ''[[Rupes]]'' (escarpements), nommés d'après les navires d'[[Voyage d'exploration scientifique|expéditions scientifiques]]
* les ''[[Facula]]e'' (facules), nommées d'après le mot « [[serpent]] » dans différentes langues ;
* les ''[[Fossa (exogéologie)|Fossae]]'' (fosses), nommées d'après un monument [[Architecture|architectural]] ;
* les ''[[Mons (exogéologie)|Montes]]'' (montagnes), nommées d'après le mot « chaleur » dans différentes langues ;
* les ''[[Planitia]]e'' (plaines), nommées par une association à la [[mythologie]] et à [[Mercure (mythologie)|Mercure]] dans différentes langues ;
* les ''[[Vallis|Valles]]'' (vallées), d'après des [[Cité perdue|cités perdues]].

Mercure a été lourdement bombardée par des [[comète]]s et des [[astéroïde]]s pendant et peu après sa formation, il y a {{nobr|4,6 milliards}} d'années, ainsi que pendant un épisode ultérieur, peut-être distinct, appelé le [[grand bombardement tardif]], qui s'est terminé il y a {{nobr|3,8 milliards}} d'années<ref>{{article |langue=en |auteur1= |prénom=Robert G. |nom=Strom |titre=Mercury: a post-Mariner assessment |journal=Space Science Reviews |volume=24 |numéro=1 |date=1979 |doi=10.1007/BF00221842 |bibcode=1979SSRv...24....3S |lire en ligne= |pages=3–70 }}.</ref>. Pendant cette période de formation intense de cratères, Mercure subit des impacts sur toute sa surface, facilités par l'absence de toute atmosphère pour ralentir les impacteurs<ref>{{article |langue=en |auteur1= |prénom=A. Lyle |nom=Broadfoot |prénom2=Shailendra |nom2=Kumar |prénom3=Michael J. S. |nom3=Belton |lien auteur3=Michael J. Belton |prénom4=Michael B. |nom4=McElroy |lien auteur4=:en:Michael McElroy (scientist) |titre=Mercury's Atmosphere from Mariner 10: Preliminary Results |journal=Science |volume=185 |numéro=4146 |date=July 12, 1974 |pmid=17810510 |doi=10.1126/science.185.4146.166 |bibcode=1974Sci...185..166B |lire en ligne= |pages=166–169}}.</ref>. Aussi, Mercure est alors [[volcan]]iquement active ; des bassins tels que le [[bassin Caloris]] sont remplis de [[Magma (géologie)|magma]], produisant des plaines lisses semblables aux [[Mer lunaire|mers lunaires]]<ref name=":26" />{{,}}<ref name="tectonic">{{Lien brisé |langue=en |auteur1= |prénom=James W. |nom=Head |prénom2=Sean C. |nom2=Solomon |titre=Tectonic Evolution of the Terrestrial Planets |journal=Science |volume=213 |numéro=4503 |date=1981 |pmid=17741171 |doi=10.1126/science.213.4503.62 |bibcode=1981Sci...213...62H |url=http://www.planetary.brown.edu/pdfs/323.pdf |pages=62–76 |lien auteur1=:en:James W. Head |lien auteur2=:en:Sean Solomon |citeseerx=10.1.1.715.4402 }}.</ref>. Après le grand bombardement, l'activité volcanique de Mercure aurait cessé, soit environ {{nobr|800 millions}} d'années après sa formation<ref>{{Ouvrage|langue=fr|prénom1=Philippe de La|nom1=cotardière|titre=Cosmologie à l'usage du piéton|éditeur=L'Archipel|date=2009-10-07|pages totales=192|isbn=978-2-8098-0966-4|lire en ligne=https://books.google.fr/books?id=N5GUZTwZqPgC&pg=PT47&dq=activit%C3%A9+volcanique+mercure+800+millions+d%27ann%C3%A9es|consulté le=2020-07-03}}.</ref>.

La surface de Mercure est plus hétérogène que celle de Mars ou de la Lune, qui contiennent toutes deux des étendues importantes de géologie similaire, comme les [[Mare (exogéologie)|''maria'']] et les [[Planitia|''planitiae'']]<ref name="awst169_18_182">{{article |langue=en |auteur1= |prénom=Jefferson |nom=Morris |titre=Laser Altimetry |journal=[[Aviation Week & Space Technology]] |volume=169 |numéro=18 |date=10 novembre 2008 |lire en ligne= |page=18 |extrait=Mercury's crust is more analogous to a marbled cake than a layered cake}}</ref>.

==== Bassins d'impact et cratères ====
{{multiple image|direction=horizontal|align=right|total_width=400|image1=The Mighty Caloris (PIA19213).png|caption1=Le [[bassin Caloris]], un des [[Liste des plus grands cratères du Système solaire|plus gros cratères d'impact du Système solaire]].|image2=Mercury's 'Weird Terrain'.jpg|caption2=Le Terrain étrange (ou ''{{langue|en|Weird Terrain}}''), formé à l'antipode de l'impact du bassin Caloris.}}

Le diamètre des [[Liste des cratères de Mercure|cratères de Mercure]] varie de petites cavités en forme de bol à des [[Cratère multi-annulaire|bassins d'impact multi-annulaires]] de plusieurs centaines de kilomètres de diamètre. Ils apparaissent dans tous les états de dégradation, des cratères rayonnés relativement frais aux restes de cratères très dégradés. Les cratères de Mercure diffèrent subtilement des cratères lunaires en ce que la zone couverte par leurs éjections est beaucoup plus petite, conséquence de la plus forte gravité de Mercure à sa surface<ref name="Spudis01">{{article |langue=en |auteur1= |prénom=Paul D. |nom=Spudis |lien auteur=Paul Spudis |titre=The Geological History of Mercury |journal=Workshop on Mercury: Space Environment, Surface, and Interior, Chicago |numéro=1097 |date=2001 |bibcode=2001mses.conf..100S |lire en ligne=https://www.lpi.usra.edu/lpi/contribution_docs/LPI-001097.pdf |page=100 }}.</ref>. Selon les règles de l'[[Union astronomique internationale|UAI]], chaque nouveau cratère doit porter le nom d'un artiste célèbre depuis plus de cinquante ans, et mort depuis plus de trois ans, avant la date à laquelle le cratère est nommé<ref name="Ritzel">{{article |langue=en |auteur1= |prénom=Rebecca |nom=Ritzel |titre=Ballet isn't rocket science, but the two aren't mutually exclusive, either |journal=Washington Post |lieu=Washington, D.C., United States |date=December 20, 2012 |url=https://www.washingtonpost.com/entertainment/theater_dance/ballet-isnt-rocket-science-but-the-twoarentmutually-exclusive-either/2012/12/20/83fae9d6-3e2b-11e2-ae43-cf491b837f7b_story.html |consulté le=22 décembre 2012 }}.</ref>.

Le plus grand cratère connu est le [[bassin Caloris]], avec un diamètre de {{unité|1550 km}} (soit près du tiers du diamètre de la planète), qui fut formé à la suite de la chute d'un [[astéroïde]] d'une taille avoisinant les {{unité|150 km}}, il y a près de {{nobr|3,85 milliards}} d'années<ref>{{Lien web |langue=fr |nom=Futura |titre=Bassin Caloris sur Mercure |url=https://www.futura-sciences.com/sciences/photos/systeme-solaire-crateres-impact-systeme-solaire-1753/systeme-solaire-bassin-caloris-mercure-12807/ |site=Futura |consulté le=2020-06-30}}.</ref>. Son nom (''Caloris'', « chaleur » en latin) vient du fait qu'il est situé sur l'un des deux « pôles chauds » de la surface de Mercure, pôles faisant directement face au Soleil lorsque la planète est au [[périhélie]]<ref name=":10" />. L'impact qui a créé le bassin Caloris a été si puissant qu'il a provoqué des éruptions de [[lave]] qui ont laissé un anneau concentrique de plus de {{unité|2 km}} de haut entourant le cratère d'impact. Il s'agit d'une grande dépression circulaire, avec des anneaux concentriques. Plus tard, de la lave a certainement coulé dans ce grand cratère, et en a lissé la surface.

À l'[[Point antipodal|antipode]] du bassin Caloris se trouve une grande région de terrain très vallonnée et accidentée, de la taille de la [[France]] et de l'[[Allemagne]] réunies, connue sous le nom de « Terrain étrange » (en anglais ''{{langue|en|Weird Terrain}}'')<ref>{{Lien web |langue=en |titre=Mercury's Weird Terrain |url=https://www.planetary.org/blogs/emily-lakdawalla/2011/3004.html |site=www.planetary.org |consulté le=2020-07-02}}.</ref>. Une hypothèse pour son origine est que les ondes de choc générées lors de l'impact de Caloris ont voyagé autour de Mercure, convergeant à l'antipode du bassin (à {{nobr|180 degrés}}). Les fortes contraintes qui en ont résulté ont fracturé la surface, soulevant le sol à une hauteur de {{Unité|800 à 1000 m}} et produisant cette région chaotique<ref>{{Lien web |langue=en |titre=WTP: Mercury: Hills of Mercury |url=https://pds.jpl.nasa.gov/planets/captions/mercury/mercter.htm |site=pds.jpl.nasa.gov |consulté le=2020-07-02}}.</ref>{{,}}<ref>{{article |langue=en |prénom1=Peter H. |nom1=Schultz |prénom2=Donald E. |nom2=Gault |titre=Seismic effects from major basin formations on the moon and Mercury |journal=Earth, Moon, and Planets |volume=12 |numéro=2 |année=1975 |doi=10.1007/BF00577875 |url=http://adsabs.harvard.edu/abs/1975Moon...12..159S |consulté le=2020-07-01 |pages=159–175 }}.</ref>. Une autre hypothèse est que ce terrain s'est formé à la suite de la convergence des [[éjecta volcanique]]s à l'antipode de ce bassin<ref>{{article |langue=en |auteur1= |prénom1=Mark A. |nom1=Wieczorek |prénom2=Maria T. |nom2=Zuber |lien auteur2=Maria Zuber |titre=A Serenitatis origin for the Imbrian grooves and South Pole-Aitken thorium anomaly |journal=Journal of Geophysical Research |volume=106 |numéro=E11 |date=2001 |doi=10.1029/2000JE001384 |bibcode=2001JGR...10627853W |url=http://www.agu.org/pubs/crossref/2001/2000JE001384.shtml |consulté le=12 mai 2008 |pages=27853–27864}}.</ref>.

L'impact ayant créé le bassin Caloris a également contribué à la formation de l'unique chaîne de montagnes de Mercure : les [[Caloris Montes]]<ref>{{Lien web |langue=en |titre=Planetary Names: Mons, montes: Caloris Montes on Mercury |url=https://planetarynames.wr.usgs.gov/Feature/978;jsessionid=DB1CFAA5CE7923AADA56F51CF431151C?__fsk=1289378099 |site=planetarynames.wr.usgs.gov |consulté le=2020-07-08}}.</ref>{{,}}<ref name=":19">{{Lien web |langue=en |titre=Topographic Features and Surface History - SP-423 Atlas of Mercury |url=https://history.nasa.gov/SP-423/topo.htm |site=history.nasa.gov |consulté le=2020-07-08}}.</ref>.

Au total, environ 15 bassins d'impact sont identifiés sur Mercure. Un bassin notable est le [[Tolstoï (cratère)|bassin Tolstoï]], de {{Unité|400|km}} de large, avec de multiples anneaux et qui a une couverture d'éjectas s'étendant jusqu'à {{Unité|500|km}} depuis son pourtour et dont l'apparition marque l'ère du Tolstoïen. Les bassins [[Rembrandt (cratère)|Rembrandt]] et [[Beethoven (cratère)|Beethoven]], ayant une couverture d'éjecta volcaniques de taille similaire, font également partie des plus gros [[Cratère d'impact|cratères d'impact]] de la planète avec une largeur respective de {{unité|716 et 625 km}}<ref name="Spudis01" />.

Comme la Lune, la surface de Mercure a probablement subi les effets des processus d'[[érosion spatiale]], notamment le [[vent solaire]] et les impacts de [[micrométéorite]]s<ref name="Spudis01" />.

Mercure présente également des [[Cratère fantôme sur Mercure|cratères fantômes]] partiellement d'origine tectonique formés de [[graben]] et de [[dorsum]]. Uniques dans le [[Système solaire]], ils sont découverts en [[2011 en science|2011]]<ref>{{Article|langue=en|prénom1=Christian|nom1=Klimczak|prénom2=Thomas R.|nom2=Watters|prénom3=Carolyn M.|nom3=Ernst|prénom4=Andrew M.|nom4=Freed|titre=Deformation associated with ghost craters and basins in volcanic smooth plains on Mercury: Strain analysis and implications for plains evolution|périodique=Journal of Geophysical Research: Planets|volume=117|numéro=E12|date=2012-09-11|issn=0148-0227|doi=10.1029/2012je004100|lire en ligne=http://dx.doi.org/10.1029/2012je004100|consulté le=2022-03-30}}</ref>.

[[Fichier:Craters on Mercury (PIA10938) enh.jpg|centré|vignette|redresse=2.5|Exemple de cratères sur Mercure, associés avec leur nom.|alt=Photographie en noir et blanc présentant plusieurs cratères associés à leur nom respectif.]]

==== Plaines ====
[[Fichier:Mercure plaine lisse.jpg|vignette|gauche|Plaine lisse recouvrant le [[Schubert (cratère mercurien)|cratère Schubert]], de {{Unité|190|km}} de diamètre.|alt=Photographie en noir et blanc du large cratère Schubert.]]

Il existe deux régions de plaines géologiquement distinctes sur Mercure<ref name="Spudis01"/>{{,}}<ref name="WagWolIva01" />{{,}}<ref>{{Article |langue=en |auteur1= |prénom1=G. |nom1=Neukum |prénom2=J. |nom2=Oberst |prénom3=H. |nom3=Hoffmann |prénom4=R. |nom4=Wagner |titre=Geologic evolution and cratering history of Mercury |périodique=Planetary and Space Science |volume=49 |numéro=14-15 |date=2001-12 |issn=0032-0633 |doi=10.1016/s0032-0633(01)00089-7 |lire en ligne=http://dx.doi.org/10.1016/s0032-0633(01)00089-7 |consulté le=2020-07-01 |pages=1507–1521 }}.</ref>.

Premièrement, les plaines légèrement vallonnées dans les régions situées entre les cratères sont les plus anciennes surfaces visibles de Mercure<ref name="Spudis01" />, antérieures aux terrains fortement cratérisés. Ces plaines entre les cratères semblent avoir effacé de nombreux cratères plus anciens, et montrent une rareté générale de petits cratères de moins de {{unité|30|km}} de diamètre environ<ref name="WagWolIva01" />.

Deuxièmement, les plaines lisses sont de vastes zones plates qui remplissent des dépressions de tailles diverses et ressemblent beaucoup aux [[mers lunaires]]. Elles remplissent notamment un large anneau entourant le bassin Caloris. Contrairement aux mers lunaires, les plaines lisses de Mercure ont les mêmes albédos que les anciennes plaines entre les cratères. Malgré l'absence de caractéristiques volcaniques incontestables, la localisation et la forme arrondie et lobée de ces plaines soutiennent fortement des origines volcaniques<ref name="Spudis01" />. Toutes les plaines lisses de Mercure se sont formées beaucoup plus tard que le bassin Caloris, comme indique leur densité de cratères sensiblement plus faible par rapport à celle de la couverture d'éjection de Caloris<ref name="Spudis01" />. Le fond du bassin Caloris est rempli d'une plaine plate géologiquement distincte, fragmentée par des crêtes et des fractures selon un schéma à peu près polygonal. Il n'est pas clair s'il s'agit de laves volcaniques induites par l'impact ou des [[impactite]]s<ref name="Spudis01" />.

==== Caractéristiques de compression ====
{{multiple image|footer=À gauche, Discovery Rupes, l'un des plus importants escarpements photographiés par Mariner 10. Il mesure 350 km de long et coupe deux cratères de 35 et 55 km de diamètre. 
À droite, sa coupe schématique mettant en évidence le mécanisme de [[chevauchement]] l'ayant créé.|total_width=440|image1=PIA02446 Discovery Scarp.jpg|image2=Rupes Discovery schematic.jpg}}
Une caractéristique inhabituelle de la surface de Mercure est la présence de nombreux plis de compression appelés [[Rupes|escarpements]] (ou ''Rupes'') qui sillonnent les plaines. À la suite de la phase chaude de sa formation, c'est-à-dire après la fin du [[grand bombardement tardif]] qui a un temps rendu toutes les planètes du Système solaire des boules incandescentes<ref>{{Ouvrage|langue=fr|prénom1=Patrick De|nom1=Wever|titre=L'eau de la vie|éditeur=[[EDP Sciences]]|date=2015-02-19|pages totales=76|isbn=978-2-7598-1808-2|lire en ligne=https://books.google.fr/books?id=iGx3CAAAQBAJ&pg=PA9&dq=terre+incandescente+bombardement|consulté le=2020-07-03}}.</ref>, l'intérieur de Mercure s'est contracté et sa surface a commencé à se déformer, créant des crêtes<ref>{{Lien web |langue=en |nom=Andrea Thompson 03 July 2008 |titre=Volcanoes on Mercury Solve 30-year Mystery |url=https://www.space.com/5589-volcanoes-mercury-solve-30-year-mystery.html |site=Space.com |consulté le=2020-06-30}}.</ref>. Ces escarpements peuvent atteindre une longueur de {{unité|1000|km}} et une hauteur de {{unité|3|km}}<ref>{{Lien web |langue=en |prénom=Tricia |nom=Talbert |titre=Enterprise Rupes |url=http://www.nasa.gov/image-feature/enterprise-rupes |site=NASA |date=2017-02-01 |consulté le=2020-07-03}}.</ref>. Ces caractéristiques de [[Compression (physique)|compression]] peuvent être observées simultanément avec d'autres caractéristiques, telles que des cratères et des plaines lisses, indiquant qu'elles sont plus récentes<ref name="Dzurisin19782">{{article |langue=en |auteur1= |prénom=Daniel |nom=Dzurisin |titre=The tectonic and volcanic history of Mercury as inferred from studies of scarps, ridges, troughs, and other lineaments |journal=Journal of Geophysical Research |volume=83 |numéro=B10 |date=October 10, 1978 |doi=10.1029/JB083iB10p04883 |bibcode=1978JGR....83.4883D |lire en ligne= |pages=4883–4906 }}.</ref>.

La cartographie des caractéristiques de Mercure grâce aux photographies prises par Mariner 10 a d'abord suggéré un rétrécissement total du rayon de Mercure de l'ordre de {{unité|1 à 2 km}} du fait de ces compressions<ref name="Watters20162">{{article |langue=en |auteur1= |prénom1=Thomas R. |nom1=Watters |prénom2=Katie |nom2=Daud |prénom3=Maria E. |nom3=Banks |prénom4=Michelle M. |nom4=Selvans |titre=Recent tectonic activity on Mercury revealed by small thrust fault scarps |journal=Nature Geoscience |volume=9 |numéro=10 |date=September 26, 2016 |doi=10.1038/ngeo2814 |bibcode=2016NatGe...9..743W |lire en ligne= |pages=743–747 |prénom6=Carolyn M. |prénom5=Clark R. |nom5=Chapman |nom6=Ernst }}.</ref>, intervalle ayant plus tard été augmenté de {{unité|5 à 7 km}}, à la suite des données de MESSENGER<ref>{{Article |langue=fr |titre=Mercure, la planète qui rétrécit |périodique=Le Temps |date=2014-03-17 |issn=1423-3967 |lire en ligne=https://www.letemps.ch/sciences/mercure-planete-retrecit |consulté le=2020-07-03 }}.</ref>{{,}}<ref>{{Article |langue=en |prénom1=Paul K. |nom1=Byrne |prénom2=Christian |nom2=Klimczak |prénom3=A. M. |nom3=Celâl Şengör |prénom4=Sean C. |nom4=Solomon |titre=Mercury’s global contraction much greater than earlier estimates |périodique=Nature Geoscience |volume=7 |numéro=4 |date=2014-04 |issn=1752-0908 |doi=10.1038/ngeo2097 |lire en ligne=https://www.nature.com/articles/ngeo2097 |consulté le=2020-07-03 |pages=301–307 }}.</ref>. Aussi, des failles de poussée à petite échelle sont trouvées, d'une hauteur de plusieurs dizaines de mètres et d'une longueur de quelques kilomètres, qui semblent avoir moins de {{nobr|50 millions}} d'années. Cela indique que la compression de l'intérieur et l'activité géologique de surface qui en résulte se poursuivent toujours à cette petite échelle<ref name="Watters20162" />{{,}}<ref name="Choi2016.092">{{lien web |langue=en |prénom=Charles Q. |nom=Choi |titre=Mercuryquakes May Currently Shake Up the Tiny Planet |url=http://www.space.com/34199-earthquakes-rock-mercury-today.html |site=[[Space.com]] |date=September 26, 2016 |consulté le=28 septembre 2016}}.</ref>. Après cette découverte, la supposée inactivité géologique de Mercure, et des petites planètes en général, pourrait être remise en cause.

Le [[Lunar Reconnaissance Orbiter]] découvre en 2019 l'existence de petites failles de poussée similaires sur la Lune<ref>{{Lien web |langue=en |titre=NASA - NASA's LRO Reveals 'Incredible Shrinking Moon' |url=https://www.nasa.gov/mission_pages/LRO/news/shrinking-moon.html |site=www.nasa.gov |consulté le=2020-07-03}}.</ref>.

==== Périodes géologiques ====
[[Fichier:Lunar cataclysm.jpg|vignette|redresse=0.8|Vue d'artiste de l'évolution de la Lune entre le grand bombardement tardif et aujourd'hui.|alt=Image présentant en haut une lune rouge et jaune, en bas la lune gris blanchâtre.]]

Comme pour la Terre, la Lune ou Mars, l'évolution géologique de Mercure peut être divisée en grandes périodes ou époques<ref>{{Article |langue=en |prénom1=G. |nom1=Neukum |prénom2=J. |nom2=Oberst |prénom3=H. |nom3=Hoffmann |prénom4=R. |nom4=Wagner |titre=Geologic evolution and cratering history of Mercury |périodique=P&SS |volume=49 |numéro=14-15 |date=2001-12 |issn=0032-0633 |doi=10.1016/S0032-0633(01)00089-7 |lire en ligne=https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2001P&SS...49.1507N/abstract |consulté le=2020-07-01 |pages=1507–1521 }}.</ref>. Ces âges sont basés sur une [[datation relative]] uniquement, les dates avancées ne sont donc que des ordres de grandeur<ref name="Spudis01" /> .

Périodes géologiques de Mercure (en millions d'années) :
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 text:Calorien_supérieur from:-3800 till:-3000 color:drabgreen
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===== Pré-Tolstoïen =====
Il s'étend du tout début de l'histoire du Système solaire à la période de bombardements intenses<ref name=":11">{{Ouvrage|langue=en|prénom1=Muriel|nom1=Gargaud|prénom2=Ricardo|nom2=Amils|prénom3=Henderson James|nom3=Cleaves|titre=Encyclopedia of Astrobiology|éditeur=Springer Science & Business Media|date=2011-05-26|pages totales=1853|isbn=978-3-642-11271-3|lire en ligne={{Google Livres|id=oEq1y9GIcr0C|page=309}}|consulté le=2020-07-02}}.</ref>, soit de -4,5 à {{nobr|-3,9 milliards}} d'années. La nébuleuse solaire primitive s'est condensée et a commencé à former de la matière solide ; d'abord de petite masse qui à force de s'accumuler (processus d'[[accrétion]]) a produit des corps de plus en plus gros, ayant une force d'attraction de plus en plus importante, jusqu'à former la principale masse de Mercure. La nature homogène ou hétérogène de cette accumulation de matière reste encore inconnue : on ne sait pas si Mercure s'est formée à partir d'un mélange de fer et de silicate qui se sont ensuite dissociés pour former séparément un noyau métallique et un manteau de silicate, ou si le noyau s'est formé en premier, à partir de métaux, puis le manteau et la croûte ne sont venus qu'après, lorsque les éléments lourds comme le fer sont devenus moins abondants aux environs de Mercure. Il y a peu de chance pour que Mercure ait possédé une atmosphère initiale (juste après l'accumulation de matière), ou alors elle se serait évaporée très tôt avant l'apparition des plus anciens cratères. Si Mercure avait eu une atmosphère, on aurait pu remarquer une érosion des cratères par les vents, comme sur [[Mars (planète)|Mars]]<ref>{{Lien web |titre=Mercure |url=http://www.pixheaven.net/html/geoman/apprendre/mercure.html |site=www.pixheaven.net |consulté le=2020-07-02}}.</ref>. Les escarpements présents majoritairement dans les régions « inter-cratères » (qui sont des surfaces plus anciennes que les cratères) et qui traversent parfois certains des plus vieux cratères, montrent que le refroidissement du noyau et la contraction de la planète se sont produits entre la fin de la première période et le début de la seconde<ref name=":11" />.

===== Tolstoïen =====
La seconde période (de -3,9 à {{nobr|-3,85 milliards}} d'années) est caractérisée par un fort bombardement météoritique par des corps relativement gros (des résidus du processus d'accrétion), couvrant la surface de Mercure par des cratères et des bassins (cratères larges de plus de {{Unité|200|km}} de diamètre), et se termine à la formation du [[bassin Caloris]]<ref name=":12">{{Ouvrage|langue=en|prénom1=Felix M.|nom1=Gradstein|prénom2=J. G.|nom2=Ogg|prénom3=Gabi M.|nom3=Ogg|titre=The Geologic Time Scale 2012|lieu=Amsterdam/Boston|éditeur=[[Elsevier (éditeur)|Elsevier]]|date=2012-08-14|isbn=978-0-444-59425-9|lire en ligne={{Google Livres|id=1M62_rbq70AC|page=292}}|consulté le=2020-07-02}}.</ref>. Il n'est pas certain que cette période soit la phase terminale de l'accrétion de Mercure ; il est possible qu'il ne s'agisse que d'un second épisode de bombardement indépendant de cette accumulation. D'autant plus que c'est l'époque du [[grand bombardement tardif]]<ref>{{Lien web |langue=en-US |prénom=Fraser |nom=Cain |titre=Geology of Mercury |url=https://www.universetoday.com/34548/geology-of-mercury/ |site=Universe Today |date=2009-07-09 |consulté le=2020-07-02}}.</ref>. Elle porte ce nom car elle a vu la formation du [[Tolstoï (cratère)|bassin Tolstoï]].

===== Calorien =====
La formation du bassin Caloris marque le commencement de cette période (de -3,85 à {{nobr|-3,80 milliards}} d'années). L'impact météoritique a donné lieu à de fortes transformations de la surface de Mercure : la création de l'anneau montagneux [[Caloris Montes]] autour du cratère produit par l'impact et les déformations chaotiques de l'autre côté de la planète<ref>{{Article |langue=en |auteur1=T. R. Watters |auteur2=F. Nimmo |auteur3=M. S. Robinson |titre=CHRONOLOGY OF LOBATE SCARP THRUST FAULTS AND THE MECHANICAL STRUCTURE OF
MERCURY’S LITHOSPHERE |périodique=Lunar and Planetary Science XXXV |date=2004 |lire en ligne=https://www.lpi.usra.edu/meetings/lpsc2004/pdf/1886.pdf}}.</ref>. L'asymétrie de la répartition interne des masses qu'il a occasionnée, à l'échelle de la planète, a été le pivot sur lequel se fonde la synchronisation des périodes rotation/révolution : le bassin Caloris est (avec son antipode) un des « pôles équatoriaux chauds ».

===== Calorien supérieur =====
La quatrième époque géologique de Mercure s'étale de -3,80 à {{nobr|-3 milliards}} d'années et débute après la collision donnant lieu au bassin Caloris. Elle couvre la période de volcanisme qui s'ensuivit<ref name=":12" />. Des coulées de lave ont formé une partie des grandes plaines lisses, grossièrement similaires aux [[mare lunaire|''maria'' lunaires]]. Cependant, les plaines lisses recouvrant le bassin Caloris (Suisei, Odin, et Tir Planitia) auraient été formées par des [[Cratère d'impact#Autres termes|éjectas]] lors de l'impact Caloris.

===== Mansurien et Kuiperien =====
S'étendant respectivement de {{nobr|-3 milliards}} d'années à {{nobr|-1 milliard}} d'années puis depuis {{nobr|-1 milliard}} d'années à aujourd'hui, ces périodes sont marquées par de petits impacts météoritiques : peu d'événements majeurs se sont produits sur Mercure durant ces périodes<ref name=":11" />. Ces ères prennent également le nom de cratères : le [[Mansur (cratère)|Mansur]] et le [[Kuiper (cratère mercurien)|Kuiper]].

=== Volcanisme ===

[[Fichier:mercure fausses couleurs.jpg|vignette|upright|Mercure en fausses couleurs. On observe les plaines lisses issues de coulées de lave (en bas à gauche, en orange).|alt=Image de Mercure présentant en bas à droite, en forme de Soleil, le cratère Kuiper. Les couleurs montrent qu'il est composé de matériaux venant de l'intérieur de la planète. Les zones bleues et sombres mettent en évidence la présence de titane. Les zones oranges très voyantes seraient composées de matériaux anciens appartenant à la croûte. La surface orangée en bas à gauche est interprétée comme étant le résultat de coulées de laves.|gauche]]

La présence de plaines plus jeunes (les plaines lisses) est la preuve que Mercure a connu dans son passé une activité volcanique<ref name="WagWolIva01">{{article |langue=en |auteur=R.J. Wagner ''et al.'' |titre=Application of an Updated Impact Cratering Chronology Model to Mercury's Time-Stratigraphic System |journal=Workshop on Mercury: Space Environment, Surface, and Interior, Chicago |année=2001 |url=http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-bib_query?bibcode=2001mses.conf..106W&db_key=AST&data_type=HTML&format=&high=4613707b1d22308 |pages=106 }}.</ref>. L'origine de ces plaines est mise en évidence à la fin des [[années 1990]] par Mark Robinson et Paul Lucey en étudiant les photographies de Mercure. Le principe est de comparer les surfaces lisses {{incise|formées à partir de coulées de laves}} avec les autres, non lisses (et plus anciennes). S'il s'agissait bien d'éruptions volcaniques, ces régions devaient être d'une composition différente de celle qu'elles recouvraient, puisque composées de matériaux venant de l'intérieur de la planète<ref name=":7" />.

Les images prises par Mariner 10 sont d'abord recalibrées à partir d'images prises en laboratoire avant le lancement de la sonde, et d'images prises durant la mission des nuages de Vénus (Vénus présente une texture plutôt uniforme) et de l'espace profond. Robinson et Lucey étudient ensuite divers échantillons de la [[Lune]] {{incise|qui aurait connu une activité volcanique similaire}} et notamment la réflexion de la lumière afin de faire un parallèle entre la composition et la réflexion de ces matériaux<ref name=":7">{{Lien web |langue=en |titre=PSR Discoveries: Mercury Unveiled, Calibrations |url=http://www.psrd.hawaii.edu/Jan97/Calibrating.html |site=www.psrd.hawaii.edu |consulté le=2020-06-30}}.</ref>.

À l'aide de techniques avancées de traitement d'images numériques (qui n'étaient pas possibles à l'époque de la mission Mariner 10), ils appliquent un code de couleurs aux images afin de différencier les matériaux minéraux sombres des matériaux métalliques. Trois couleurs sont utilisées : le [[rouge]] pour caractériser les [[Minéral|minéraux]] opaques, sombres (plus le rouge est prononcé, moins il y a de minéraux sombres) ; le [[vert]] pour caractériser à la fois la concentration d'[[oxyde de fer]] (FeO) et l'intensité du bombardement de micrométéorites, également appelé « maturité » (la présence de FeO est moins importante, ou la région est moins mature, sur les portions plus vertes) ; le [[bleu]] pour caractériser le rapport [[Ultraviolet|UV]]/lumière visible (l'intensité de bleu augmente avec le rapport). La combinaison des trois images donne des couleurs intermédiaires. Par exemple, une zone en [[jaune]] peut représenter une combinaison d'une forte concentration en minéraux opaques (rouge) et d'une maturité intermédiaire (vert)<ref name=":7" />.

Robinson et Lucey remarquent que les plaines sont marquées de couleurs différentes par rapport aux cratères et ils peuvent en déduire que ces plaines sont de composition différente par rapport aux surfaces plus anciennes (caractérisées par la présence de cratères). Ces plaines ont dû, à l'instar de la Lune, être formées par des coulées de lave. De nouvelles questions se posent alors quant à la nature de ces remontées de roche en fusion : celles-ci peuvent être de simples épanchements fluides, ou des [[Volcan|éruptions]] explosives<ref>{{Lien web |langue=en |titre=PSR Discoveries: Hot Idea: Mercury Unveiled |url=http://spaceguard.rm.iasf.cnr.it/tumblingstone/issues/num6/doc/mercury/MercuryUnveiled.htm |site=spaceguard.rm.iasf.cnr.it |consulté le=2020-06-30}}.</ref>. Cependant, toutes les plaines n'ont peut-être pas pour origine des coulées de lave. Il est possible que certaines se soient formées à partir de retombées de poussières et de fragments du sol, éjectés lors de gros impacts météoritiques<ref>{{Ouvrage|langue=en|prénom1=Sean C.|nom1=Solomon|prénom2=Larry R.|nom2=Nittler|prénom3=Brian J.|nom3=Anderson|titre=Mercury|sous-titre=The View after MESSENGER|éditeur=[[Cambridge University Press]]|date=2018-12-20|isbn=978-1-108-68769-0|lire en ligne={{Google Livres|id=PbSBDwAAQBAJ|page=193}}|consulté le=2020-07-02}}.</ref>.

Certaines éruptions volcaniques ont pu également se produire à la suite de grosses collisions. Dans le cas du bassin Caloris, le cratère généré par l'impact devait avoir à l'origine une profondeur de {{Unité|130|km}} ; atteignant probablement le manteau et le faisant alors partiellement entrer en fusion lors du choc (du fait de pression et température très importantes). Le manteau est ensuite remonté lors du réajustement du sol, comblant le cratère. Ainsi, sachant qu'une partie de la surface de Mercure provient de son intérieur, les scientifiques peuvent en déduire des informations sur la composition interne de la planète<ref>{{Lien web |langue=en |titre=Evidence of Volcanism on Mercury: It's the Pits |url=http://messenger.jhuapl.edu/Explore/Science-Images-Database/gallery-image-349.html |site=messenger.jhuapl.edu |consulté le=2020-07-01}}.</ref>.

Les images obtenues par MESSENGER, quant à elles, révèlent des preuves de [[Nuée ardente|nuées ardentes]] sur Mercure provenant de [[Volcan bouclier|volcans boucliers]] de faible hauteur<ref name="Kerber 2009">{{article |langue=en |auteur1= |prénom=Laura |nom=Kerber |prénom2=James W. |nom2=Head |prénom3=Sean C. |nom3=Solomon |prénom4=Scott L. |nom4=Murchie |titre=Explosive volcanic eruptions on Mercury: Eruption conditions, magma volatile content, and implications for interior volatile abundances |journal=Earth and Planetary Science Letters |volume=119 |numéro=3 |date=August 15, 2009 |doi=10.1016/j.epsl.2009.04.037 |bibcode=2009E&PSL.285..263K |lire en ligne= |pages=635–658 |nom5=Blewett |prénom5=David T. <!-- |volume=285 |numéro=3-4 |page=263–271--> }}.</ref>{{,}}<ref name="Volcanism 2011">{{article |langue=en |auteur1= |prénom=James W. |nom=Head |prénom2=Clark R. |nom2=Chapman |prénom3=Robert G. |nom3=Strom |prénom4=Caleb I. |nom4=Fassett |titre=Flood Volcanism in the Northern High Latitudes of Mercury Revealed by ''MESSENGER'' |journal=Science |volume=333 |numéro=6051 |date=September 30, 2011 |pmid=21960625 |doi=10.1126/science.1211997 |bibcode=2011Sci...333.1853H |url=https://authors.library.caltech.edu/72395/2/Head.SOM.pdf |pages=1853–1856 |nom5=Denevi |prénom5=Brett W. }}.</ref>{{,}}<ref name="becca">{{article |langue=en |auteur1= |prénom1=Rebecca J. |nom1=Thomas |prénom2=David A. |nom2=Rothery |prénom3=Susan J. |nom3=Conway |prénom4=Mahesh |nom4=Anand |titre=Long-lived explosive volcanism on Mercury |journal=Geophysical Research Letters |volume=41 |numéro=17 |date=September 16, 2014 |doi=10.1002/2014GL061224 |bibcode=2014GeoRL..41.6084T |url=http://oro.open.ac.uk/40782/ |pages=6084–6092 }}.</ref>. Ces données MESSENGER ont permis d'identifier 51 [[Roche pyroclastique|dépôts pyroclastiques]] à la surface, dont 90 % se trouvent dans des [[Cratère d'impact|cratères d'impact]]<ref name="Groudge 2014">{{article |langue=en |auteur1= |prénom=Timothy A. |nom=Groudge |prénom2=James W. |nom2=Head |titre=Global inventory and characterization of pyroclastic deposits on Mercury: New insights into pyroclastic activity from MESSENGER orbital data |journal=Journal of Geophysical Research |volume=119 |numéro=3 |date=March 2014 |doi=10.1002/2013JE004480 |bibcode=2014JGRE..119..635G |url=http://www.planetary.brown.edu/pdfs/4334.pdf |pages=635–658 }}.</ref>. Une étude de l'état de dégradation des cratères d'impact qui accueillent les dépôts pyroclastiques suggère que l'activité pyroclastique s'est produite sur Mercure pendant un intervalle prolongé<ref name="Groudge 2014" />.

Une « dépression sans rebord » à l'intérieur de la bordure sud-ouest du [[bassin Caloris]] se compose d'au moins neuf cheminées volcaniques qui se chevauchent, chacune pouvant atteindre individuellement jusqu'à {{unité|8|km}} de diamètre. Il s'agit donc d'un [[stratovolcan]]<ref name="Rothery 2014">{{article |langue=en |auteur1= |prénom=David A. |nom=Rothery |prénom2=Rebeca J. |nom2=Thomas |prénom3=Laura |nom3=Kerber |titre=Prolonged eruptive history of a compound volcano on Mercury: Volcanic and tectonic implications |journal=Earth and Planetary Science Letters |volume=385 |date=January 1, 2014 |doi=10.1016/j.epsl.2013.10.023 |bibcode=2014E&PSL.385...59R |url=http://oro.open.ac.uk/38842/1/Rothery2.pdf |pages=59–67 }}.</ref>. Les fonds des cheminées se trouvent à au moins {{unité|1|km}} sous leurs parois et ressemblent à des cratères volcaniques sculptés par des éruptions explosives ou modifiés par l'effondrement dans des espaces vides créés par le retrait du magma dans un conduit. L'âge du système complexe volcanique serait de l'ordre d'un milliard d'années<ref name="Rothery 2014" />.

=== Conditions de surface ===

Mercure est une planète très chaude. La [[température]] moyenne en surface est d'environ {{Unité|440|[[kelvin|K]]}} ({{Unité|167|°C}})<ref name="factNASA" />{{,}}<ref name="ESAs&t">{{Lien web |langue=en |titre=Background Science |url=http://sci.esa.int/science-e/www/category/index.cfm?fcategoryid=4586 |éditeur=European Space Agency |consulté le=2020-06-30}}.</ref>. C'est la température de stabilisation en dessous du [[régolite]], où le sous-sol n'est plus soumis à l'alternance des « ondes » thermiques de la journée et de la nuit. Aussi, la température de surface de Mercure varie environ de {{unité|100 à 700 K}} ({{unité|-173 à 427 °C}})<ref>{{Article |langue=fr |prénom1=Olivier |nom1=Planchon |titre=Climatologie comparée des planètes : un bref état des connaissances |périodique=Climatologie |numéro=Volume 14 |date=2018-01-12 |issn=2413-5380 |doi=https://doi.org/10.4267/climatologie.1255 |lire en ligne=http://lodel.irevues.inist.fr/climatologie/index.php?id=1255 |consulté le=2020-08-06 }}</ref>. Elle ne dépasse jamais {{unité|180|K}} aux pôles en raison de l'absence d'atmosphère et d'un fort gradient de température entre l'équateur et les pôles<ref name="vasa2">{{article |langue=en |auteur1= |prénom1=Ashwin R. |nom1=Vasavada |prénom2=David A. |nom2=Paige |prénom3=Stephen E. |nom3=Wood |titre=Near-Surface Temperatures on Mercury and the Moon and the Stability of Polar Ice Deposits |journal=Icarus |volume=141 |numéro=2 |date=February 19, 1999 |doi=10.1006/icar.1999.6175 |bibcode=1999Icar..141..179V |url=http://www.gps.caltech.edu/classes/ge151/references/vasavada_et_al_1999.pdf |pages=179–193 |id=Figure 3 with the "TWO model"; Figure 5 for pole }}.</ref>. Le point subsolaire au [[périhélie]], à savoir (0°N, 0°W) ou (0°N, 180°W)<ref group=N>voir [[#Orbite]].</ref>, atteint {{unité|700|K}} à ce moment mais seulement {{unité|550|K}} à l'aphélie (90° ou 270°W)<ref name="PhysicsandChemistry">{{Ouvrage|langue=en|prénom1=John S.|nom1=Lewis|titre=Physics and Chemistry of the Solar System|lieu=Amsterdam/Boston|éditeur=[[Academic Press]]|année=2004|numéro d'édition=2|pages totales=655|passage=463|isbn=978-0-12-446744-6|lire en ligne=https://books.google.com/books?id=QpcKesJwp28C&printsec=frontcover}}.</ref>. Du côté non éclairé de la planète, la température moyenne est de {{unité|110|K}}<ref name="vasa2" />{{,}}<ref>{{article |langue=en |auteur1= |prénom1=Thomas L. |nom1=Murdock |prénom2=Edward P. |nom2=Ney |titre=Mercury: The Dark-Side Temperature |journal=[[Science (journal)|Science]] |volume=170 |numéro=3957 |date=1970 |pmid=17799708 |doi=10.1126/science.170.3957.535 |bibcode=1970Sci...170..535M |lire en ligne= |pages=535–537 }}.</ref>. Depuis la surface de Mercure le soleil apparaît, en fonction de l'orbite elliptique, entre 2,1 et 3,3 plus gros que depuis la [[Terre]], et l'intensité de la [[lumière solaire]] à la surface de Mercure varie entre 4,59 et 10,61 fois la [[constante solaire]], c'est-à-dire que la quantité d'énergie reçue par une surface perpendiculaire au Soleil est en moyenne 7 fois plus élevée sur Mercure que sur Terre<ref name = 'PhysicsandChemistry' />.

==== Glace ====
[[Fichier:PIA19411-Mercury-WaterIce-Radar-MDIS-Messenger-20150416.jpg|vignette|redresse=1.3|Image du Pôle Nord de Mercure prise par MESSENGER, les suspicions d'eau gelée dans les cratères sont colorées en jaune.|alt=Image reconstituée du pôle nord de Mercure.]]

Bien que la température de la lumière du jour à la surface de Mercure soit généralement extrêmement élevée, il est possible que de la [[glace]] soit présente sur Mercure. En effet, du fait de l'inclinaison quasi nulle de son [[axe de rotation]], les zones polaires de Mercure ne reçoivent des rayons solaires que rasants. Aussi, le fond des profonds cratères des pôles n'est alors jamais exposé à la lumière directe du soleil, et les températures y restent inférieures à {{unité|102|K}} grâce à cette [[obscurité]] permanente, soit bien moins que sur la température moyenne de la planète de {{Unité|452|[[kelvin|K]]}}<ref>{{article |langue=en |auteur1= |prénom1=Andrew P. |nom1=Ingersoll |prénom2=Tomas |nom2=Svitek |prénom3=Bruce C. |nom3=Murray |titre=Stability of polar frosts in spherical bowl-shaped craters on the moon, Mercury, and Mars |journal=Icarus |volume=100 |numéro=1 |date=1992 |doi=10.1016/0019-1035(92)90016-Z |bibcode=1992Icar..100...40I |lire en ligne= |pages=40–47 }}.</ref>. À ces températures, la glace d'eau ne se sublime quasiment plus (la [[pression partielle]] de vapeur de la glace est très basse).

Des observations radar effectuées dans le début des années 1990 à partir du [[radiotélescope d'Arecibo]] et de l'antenne de [[Goldstone Deep Space Communications Complex|Goldstone]] indiquent la présence de [[glace]] d'[[eau]] aux [[Pôle géographique|pôles]] Nord et Sud de Mercure<ref>{{Lien web |titre=100 milliards de tonnes d’eau sous les pôles de Mercure |url=https://www.cieletespace.fr/actualites/100-milliards-de-tonnes-d-eau-sous-les-poles-de-mercure |site=Ciel & Espace |consulté le=2020-07-02}}.</ref>. En effet, la glace d'eau est caractérisée par des zones à réflexion radar élevée et une signature fortement dépolarisée, contrairement à la réflexion radar typique du [[silicate]], constituant la majeure partie de la surface de Mercure. Aussi, il existe des zones de forte réflexion radar près des pôles<ref>{{article |langue=en |auteur1= |prénom1=Martin A. |nom1=Slade |prénom2=Bryan J. |nom2=Butler |prénom3=Duane O. |nom3=Muhleman |titre=Mercury radar imaging – Evidence for polar ice |journal=[[Science (journal)|Science]] |volume=258 |numéro=5082 |date=1992 |pmid=17748898 |doi=10.1126/science.258.5082.635 |bibcode=1992Sci...258..635S |lire en ligne= |pages=635–640 }}.</ref>. Les résultats obtenus avec le radiotélescope d'Arecibo montrent que ces réflexions radar sont concentrées dans des taches circulaires de la taille d'un cratère. D'après les images prises par Mariner 10, la plus grosse d'entre elles, au pôle Sud, semble coïncider avec le cratère [[Chao Meng-Fu (cratère)|Chao Meng-Fu]]. D'autres, plus petites, correspondent également à des cratères bien identifiés.

On estime que les régions glacées contiennent environ {{unité||e=14|}} à {{unité||e=15|kg|}} de glace<ref name="Zahnle1">{{article |langue=en |auteur1= |prénom1=Katherine |nom1=Rawlins |prénom2=Julianne I. |nom2=Moses |prénom3=Kevin J. |nom3=Zahnle |lien auteur3=:en:Kevin J. Zahnle |titre=Exogenic Sources of Water for Mercury's Polar Ice |journal=Bulletin of the American Astronomical Society |volume=27 |date=1995 |bibcode=1995DPS....27.2112R |lire en ligne= |page=1117}}.</ref>{{,}}<ref name="NYTimes2012-11-28">{{article |langue=en |auteur1= |prénom=Kenneth |nom=Chang |titre=On Closest Planet to the Sun, NASA Finds Lots of Ice |périodique=[[The New York Times]] |date=29 novembre 2012 |url=https://www.nytimes.com/2012/11/30/science/space/mercury-home-to-ice-messenger-spacecraft-findings-suggest.html |archiveurl=https://web.archive.org/web/20121129194012/http://www.nytimes.com/2012/11/30/science/space/mercury-home-to-ice-messenger-spacecraft-findings-suggest.html |archivedate=29 novembre 2012 |page=A3 |extrait=Sean C. Solomon, the principal investigator for MESSENGER, said there was enough ice there to encase Washington, D.C., in a frozen block two and a half miles deep. }}</ref>. Celles-ci sont potentiellement recouvertes de [[Régolithe|régolite]] empêchant la [[Sublimation (physique)|sublimation]]<ref>{{article |langue=en |auteur1= |prénom1=John K. |nom1=Harmon |prénom2=Phil J. |nom2=Perillat |prénom3=Martin A. |nom3=Slade |titre=High-Resolution Radar Imaging of Mercury's North Pole |journal=Icarus |volume=149 |numéro=1 |date=2001 |doi=10.1006/icar.2000.6544 |bibcode=2001Icar..149....1H |lire en ligne= |pages=1–15 }}.</ref>. En comparaison, la calotte glaciaire de l'[[Antarctique]] sur Terre a une masse d'environ {{unité|4|e=18|kg|}} et la calotte polaire sud de [[Mars (planète)|Mars]] contient environ {{unité||e=16|kg|}} d'eau<ref name="Zahnle1" />. Deux sources probables pour l'origine de cette glace sont envisagées : le bombardement [[Météorite|météoritique]] ou le [[Dégazage (astrophysique)|dégazage]] de l'eau de l'intérieur de la planète. Les météorites frappant la planète ont pu apporter de l'eau qui serait restée piégée (gelée par les basses températures des pôles) aux endroits où se sont produits les impacts. De même pour les dégazages, certaines molécules ont pu migrer vers les pôles et s'y retrouver piégées<ref name="Zahnle1" />{{,}}<ref name="IceOnMercury2">{{lien web |langue=en |prénom=David R. |nom=Williams |titre=Ice on Mercury |url=http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/ice/ice_mercury.html |éditeur=NASA Goddard Space Flight Center |date=June 2, 2005 |consulté le=1 juillet 2020}}.</ref>.

Bien que la glace ne soit pas la seule cause possible de ces régions réfléchissantes, les astronomes pensent que c'est la plus probable<ref name="IceOnMercury2"/>. La sonde BepiColombo, qui se mettra en orbite autour de la planète vers 2025, aura parmi ses tâches d'identifier la présence ou non de glace sur Mercure<ref>{{Lien web |langue=fr |prénom=Rémy |nom=Decourt |titre=BepiColombo |url=https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/bepicolombo-bepicolombo-3632/ |site=Futura |consulté le=2020-06-30}}.</ref>.

==== Exosphère ====
{{Article détaillé|Atmosphère de Mercure}}
[[Fichier:Mercury Sodium tail (PIA11076).jpg|vignette|redresse=0.9|Émission de sodium aux pôles magnétiques de Mercure, observable dans sa trace.|alt=Image de synthèse en couleur présentant de façon décroissante les émissions de sodium.]]

Mercure est trop petite et chaude pour que sa gravité puisse retenir une [[Atmosphère planétaire|atmosphère]] significative sur de longues périodes<ref>{{Lien web |langue=en |titre=Mercury - The atmosphere |url=https://www.britannica.com/place/Mercury-planet |site=Encyclopedia Britannica |consulté le=2020-06-30}}.</ref>. Ainsi, elle est quasi inexistante à tel point que les [[molécule]]s de [[gaz]] de l'« atmosphère » entrent plus souvent en collision avec la surface de la planète qu'avec d'autres molécules de gaz. Il est ainsi plus approprié de parler de son [[exosphère]]<ref name=":8">{{harvsp|Duncan|2007|p=55}}.</ref>, commençant dès la surface de Mercure, directement « ouverte » sur l'[[Espace (cosmologie)|espace]]. Celle-ci est ténue et limitée en surface<ref>{{article |langue=en |auteur1= |prénom1=Deborah L. |nom1=Domingue |prénom2=Patrick L. |nom2=Koehn |prénom3=Rosemary M. |nom3=Killen |prénom4=Ann L. |nom4=Sprague |titre=Mercury's Atmosphere: A Surface-Bounded Exosphere |journal=Space Science Reviews |volume=131 |numéro=1–4 |date=2009 |doi=10.1007/s11214-007-9260-9 |bibcode=2007SSRv..131..161D |lire en ligne= |pages=161–186 |prénom7=Eric T. |prénom6=Andrew F. |nom6=Cheng |prénom5=Menelaos |nom5=Sarantos |nom8=McClintock |prénom8=William E. |nom7=Bradley }}.</ref>, principalement composée de [[potassium]], de [[sodium]] et d'[[oxygène]] (9,5 %). On y trouve aussi des traces d'[[argon]], de [[néon]], d'[[hydrogène]] et d'[[hélium]]<ref name="factNASA" />{{,}}<ref name="Frances125">{{harvsp|Frances|2006|p=125}}.</ref>. La [[pression]] de surface exercée est inférieure à {{unité|0.5|e=|nPa|}} ({{unité|0.005|e=|picobar|}})<ref name="factNASA" />.

Cette exosphère n'est pas stable et est en réalité transitoire<ref>{{Ouvrage|langue=fr|prénom1=Thérèse|nom1=Encrenaz|prénom2=James|nom2=Lequeux|prénom3=Fabienne|nom3=Casoli|titre=Les planètes et la vie|éditeur=[[EDP Sciences]]|date=2019-08-15|pages totales=202|isbn=978-2-7598-2398-7|lire en ligne={{Google Livres|id=MkGrDwAAQBAJ|page=57}}|consulté le=2020-07-02}}.</ref> : les [[atome]]s composant principalement l'exosphère de Mercure (potassium et sodium) ont une durée de vie (de présence) estimée à trois heures avant d'être libérés dans l'espace et d'une heure et demie lorsque la planète est au périhélie<ref>{{harvsp|Duncan|2007|p=57}}.</ref>. Ainsi, les atomes sont continuellement perdus et réapprovisionnés à partir de diverses sources.

[[Fichier:Ca and Mg tail of Mercury (PIA12366).jpg|gauche|vignette|redresse=0.9|Du calcium et du magnésium ont également été détectés dans la trace de la planète.|alt=Image de synthèse en couleur présentant de façon décroissante les émissions de calcium et magnésium.]]

Les [[atome]]s d'hydrogène et d'hélium proviennent probablement de la capture des [[ion]]s du [[vent solaire]], se diffusant dans la [[magnétosphère]] de Mercure avant de s'échapper à nouveau dans l'espace. La [[décroissance radioactive|désintégration radioactive]] des éléments de la croûte de Mercure est une autre source d'hélium, ainsi que de sodium et de potassium<ref>{{Lien web |langue=fr |auteur=Pierre Thomas |titre=Des précisions sur l'atmosphère de Mercure |url=https://planet-terre.ens-lyon.fr/article/atmosphere-Mercure.xml#:~:text=D'o%C3%B9%20viennent%20ces%20gaz,et%20min%C3%A9raux%20de%20la%20surface. |date=01/09/2000 |consulté le=02/07/2020}}.</ref>. De la vapeur d'eau est présente, libérée par une combinaison de processus tels que les comètes frappant sa surface, la pulvérisation cathodique (créant de l'eau à partir de l'hydrogène du vent solaire et de l'oxygène de la roche) et la sublimation à partir des réservoirs de glace d'eau dans les cratères polaires ombragés en permanence. La sonde MESSENGER a également détecté de grandes quantités d'ions liés à l'eau comme O{{Exp|+}}, OH{{Exp|-}}, et [[Hydronium|{{formule chimique|H|3|O{{Exp|+}}}}]] <ref>{{Lien web |langue=en |titre=MESSENGER Scientists 'Astonished' to Find Water in Mercury's Thin Atmosphere |url=https://www.planetary.org/blogs/emily-lakdawalla/2008/0703_MESSENGER_Scientists_Astonished_to.html |site=www.planetary.org |consulté le=2020-07-01}}.</ref>{{,}}<ref>{{ouvrage|langue=en|prénom1=Donald M.|nom1=Hunten|prénom2=Donald Eugene|nom2=Shemansky|prénom3=Thomas Hunt|nom3=Morgan|titre=Mercury|éditeur=University of Arizona Press|date=1988|isbn=978-0-8165-1085-6|titre chapitre=The Mercury atmosphere|lire en ligne=https://www.researchgate.net/publication/23869200_The_Mercury_atmosphere}}.</ref>. En raison des quantités de ces ions qui ont été détectées dans l'environnement spatial de Mercure, les astronomes supposent que ces molécules ont été soufflées de la surface ou de l'exosphère par le vent solaire<ref>{{article |langue=en |auteur1= |prénom1=Thomas H. |nom1=Zurbuchen |prénom2=Jim M. |nom2=Raines |prénom3=George |nom3=Gloeckler |prénom4=Stamatios M. |nom4=Krimigis |titre=MESSENGER Observations of the Composition of Mercury's Ionized Exosphere and Plasma Environment |journal=Science |volume=321 |numéro=5885 |date=2008 |pmid=18599777 |doi=10.1126/science.1159314 |bibcode=2008Sci...321...90Z |lire en ligne= |pages=90–92 |prénom9=Ralph L. |nom9=McNutt Jr. |prénom8=Ann L. |prénom7=Rosemary M. |nom7=Killen |prénom6=Patrick L. |nom6=Koehn |prénom5=James A. |nom5=Slavin |nom10=Solomon |nom8=Sprague |prénom10=Sean C. }}.</ref>{{,}}<ref>{{article |langue=en |auteur1= |titre=Instrument Shows What Planet Mercury Is Made Of |périodique=University of Michigan |date=30 juin 2008 |url=http://newswise.com/articles/view/542209/ |consulté le=18 mai 2009 }}.</ref>.

Le sodium, le potassium et le calcium sont découverts dans l'atmosphère au cours des années 1980-1990, le consensus étant qu'ils résultent principalement de la vaporisation de la roche de surface frappée par des impacts de [[micrométéorite]]s<ref name="Killen2007">{{article |langue=en |auteur1= |prénom=Rosemary |nom=Killen |prénom2=Gabrielle |nom2=Cremonese |prénom3=Helmut |nom3=Lammer |prénom4=Stefano |nom4=Orsini |titre=Processes that Promote and Deplete the Exosphere of Mercury |journal=Space Science Reviews |volume=132 |numéro=2–4 |date=2007 |doi=10.1007/s11214-007-9232-0 |bibcode=2007SSRv..132..433K |lire en ligne= |pages=433–509 |prénom5=Andrew E. |nom6=Sprague |prénom6=Ann L. |nom7=Wurz |prénom7=Peter |nom8=Khodachenko |prénom8=Maxim L. |nom9=Lichtenegger |prénom9=Herbert I. M. |nom5=Potter |id=Killen2007 }}.</ref>, dont celle de la [[2P/Encke|comète de Encke]], qui créent un [[nuage zodiacal]]<ref>{{article |langue=en |auteur1= |prénom1=Rosemary M. |nom1=Killen |prénom2=Joseph M. |nom2=Hahn |titre=Impact Vaporization as a Possible Source of Mercury's Calcium Exosphere |journal=Icarus |volume=250 |date=December 10, 2014 |doi=10.1016/j.icarus.2014.11.035 |bibcode=2015Icar..250..230K |lire en ligne= |pages=230–237 |hdl=2060/20150010116 }}.</ref>. Toutefois, selon une autre hypothèse, la lumière solaire contribuerait aussi à libérer le sodium de la surface de la planète<ref>{{lien web|langue=en|titre=Astronomy Picture Of the Day, 2022 May 3, Mercury's Sodium Tail|url=https://apod.nasa.gov/apod/ap220503.html|consulté le=03/05/2022}}</ref>. En 2008, du magnésium est découvert par MESSENGER<ref name="jeanetienne">{{Lien web |langue=fr |prénom=Jean Etienne |nom=Futura |titre=En images : Mercure photographiée presque entièrement grâce à Messenger |url=https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/astronautique-images-mercure-photographiee-presque-entierement-grace-messenger-17196/ |site=Futura |consulté le=2020-07-01}}.</ref>{{,}}<ref name="McClintock2009">{{article |langue=en |auteur1= |prénom=William E. |nom=McClintock |prénom2=Ronald J. |nom2=Vervack |prénom3=E. Todd |nom3=Bradley |prénom4=Rosemary M. |nom4=Killen |titre=MESSENGER Observations of Mercury's Exosphere: Detection of Magnesium and Distribution of Constituents |journal=Science |volume=324 |numéro=5927 |date=2009 |pmid=19407195 |doi=10.1126/science.1172525 |bibcode=2009Sci...324..610M |lire en ligne= |pages=610–613 |nom9=Izenberg |prénom8=Sean C. |prénom7=Matthew H. |nom7=Burger |prénom6=Ann L. |nom6=Sprague |prénom5=Nelly |nom5=Mouawad |prénom9=Noam R. |nom8=Solomon }}.</ref>. Des études indiquent que, parfois, les émissions de sodium sont localisées en des points qui correspondent aux pôles magnétiques de la planète. Cela indiquerait une interaction entre la magnétosphère et la surface de la planète<ref name="chaikin1">{{Ouvrage|langue=en|prénom1=J. Kelly|nom1=Beatty|prénom2=Carolyn Collins|nom2=Petersen|prénom3=Andrew|nom3=Chaikin|titre=The New Solar System|éditeur=[[Cambridge University Press]]|année=1999|pages totales=421|isbn=978-0-521-64587-4}}.</ref>.

=== Champ magnétique ===
{{article détaillé|Champ magnétique de Mercure}}
[[Fichier:Mercury_Magnetic_Field_NASA.jpg|vignette|Intensité relative du champ magnétique de Mercure. Les « ''{{langue|en|bow shocks}}'' » se produisent lorsque le champ magnétique de Mercure rencontre les vents solaires et délimite la magnétosphère de la planète<ref name="MercuryMagneto">{{Article |langue=en |prénom1=Reka M. |nom1=Winslow |prénom2=Brian J. |nom2=Anderson |prénom3=Catherine L. |nom3=Johnson |prénom4=James A. |nom4=Slavin |titre=Mercury's magnetopause and bow shock from MESSENGER Magnetometer observations |périodique=Journal of Geophysical Research: Space Physics |volume=118 |numéro=5 |date=2013 |issn=2169-9402 |doi=10.1002/jgra.50237 |lire en ligne=https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/jgra.50237 |consulté le=2020-07-01 |pages=2213–2227 }}.</ref>.|alt=Schéma surimposant les lignes du champ magnétiques, son intensité ainsi que la planète Mercure.|redresse=1.3]]

Malgré sa petite taille et sa lente [[période de rotation]] de {{nobr|59 jours}}, Mercure possède un [[Champ magnétique planétaire|champ magnétique]] notable. Révélé par les [[magnétomètre]]s de Mariner 10, en {{date|mars 1974}}, il surprend les astronomes qui pensaient jusqu'à ce moment que Mercure était dépourvue de toute [[magnétosphère]] car sa vitesse de rotation lente diminue l'[[Effet dynamo (astrophysique)|effet dynamo]]. De plus, il était supposé à l'époque que le noyau de la planète s'était déjà solidifié du fait de sa petite taille<ref name="Sélection" />{{,}}<ref>{{Article |langue=en |auteur1=C. T. Russell |titre=The Magnetic Field and Magnetosphere of Mercury |périodique=University of California, Los Angeles |date=2001 |lire en ligne=https://www.lpi.usra.edu/meetings/mercury01/pdf/8058.pdf }}.</ref>. L'intensité du champ magnétique à l'équateur de Mercure est d'environ {{unité|200|e=|[[Tesla (unité)|nT]]|}}, soit 0,65 % du [[champ magnétique terrestre]] qui vaut {{unité|31|e=|µT|}}<ref>{{Ouvrage|langue=en|prénom1=Michael A.|nom1=Seeds|titre=Astronomy|sous-titre=The Solar System and Beyond|éditeur=Brooks Cole|année=2004|numéro d'édition=4|isbn=978-0-534-42111-3}}.</ref>{{,}}<ref name="factNASA" />. Comme celui de la [[Terre]], le champ magnétique de Mercure est [[Dipôle magnétique|dipolaire]]. Cependant, contrairement à la Terre, les pôles de Mercure sont alignés avec l'axe de rotation de la planète<ref name="qq">{{lien web |langue=en |titre=Mercury's Internal Magnetic Field |url=http://messenger.jhuapl.edu/gallery/sciencePhotos/image.php?page=2&gallery_id=2&image_id=152 |éditeur=NASA |date=January 30, 2008 |consulté le=7 avril 2008 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20130331042307/http://messenger.jhuapl.edu/gallery/sciencePhotos/image.php?page=2&gallery_id=2&image_id=152 |archivedate=March 31, 2013 }}.</ref>. Les mesures des sondes spatiales Mariner 10 et MESSENGER indiquent que l'intensité et la forme du champ magnétique sont stables<ref name="qq" />.

Il est probable que ce champ magnétique soit généré par un [[Effet dynamo (astrophysique)|effet de dynamo]], d'une manière similaire au champ magnétique de la Terre<ref name="laurengold">{{lien web |langue=en |prénom=Lauren |nom=Gold |titre=Mercury has molten core, Cornell researcher shows |url=http://www.news.cornell.edu/stories/May07/margot.mercury.html |éditeur=Cornell University |date=May 3, 2007 |consulté le=7 avril 2008}}.</ref>{{,}}<ref>{{article |langue=en |auteur1= |prénom=Ulrich R. |nom=Christensen |titre=A deep dynamo generating Mercury's magnetic field |journal=Nature |volume=444 |numéro=7122 |date=2006 |pmid=17183319 |doi=10.1038/nature05342 |bibcode=2006Natur.444.1056C |lire en ligne= |pages=1056–1058 }}.</ref>. Cet effet de dynamo résulterait de la circulation du noyau externe liquide riche en fer de la planète. Des effets de marée particulièrement forts, causés par la forte [[excentricité orbitale]] de la planète, permettraient de maintenir le noyau à l'état liquide nécessaire à cet effet de dynamo<ref name="Spohn20013"/>.

Le champ magnétique de Mercure est suffisamment puissant pour dévier le [[vent solaire]] autour de la planète, créant ainsi une [[magnétosphère]] située entre deux [[Arc de choc|arcs de choc]] (ou « ''{{langue|en|bow shock}}'' »)<ref name="MercuryMagneto" />. La magnétosphère de la planète, bien qu'assez petite pour être contenue dans le volume de la Terre<ref name="chaikin1" />, est assez forte pour piéger le [[État plasma|plasma]] du vent solaire. Cela contribue à l'[[érosion spatiale]] de la surface de la planète<ref name="qq" />. Les observations effectuées par Mariner 10 ont permis de détecter ce plasma de faible énergie dans la magnétosphère du côté obscur de la planète. Les éclats de particules énergétiques dans la queue de la magnétosphère de la planète indiquent que celle-ci est dynamique<ref name="chaikin1" />. De plus, des expériences menées par la sonde ont montré que, tout comme celle de la Terre, la magnétosphère de Mercure possède une queue séparée en deux par une couche neutre<ref>{{Article |langue=en |auteur1=Norman F.Ness |titre=Mercury |sous-titre=Magnetic field and interior |périodique=Space Science Reviews |volume=21 |numéro=5 |date=23 décembre 1977 |issn=0038-6308 |issn2=1572-9672 |doi=10.1007/BF00240907 |lire en ligne=https://link.springer.com/article/10.1007/BF00240907 |consulté le=2020-07-01 |pages=527–553 }}.</ref>.

Lors de son deuxième survol de la planète le {{date|6 octobre 2008}}, MESSENGER découvre que le champ magnétique de Mercure peut être extrêmement perméable. L'engin spatial rencontre en effet des « tornades » magnétiques<ref>{{Lien web |langue=fr-FR |nom=Sciences |titre=La chaleur torride de mercure pendant la journée pourrait l'aider à fabriquer sa propre glace au niveau des calottes |url=https://www.citizenside.fr/chaleur-torride-mercure-pendant-journee-aider-fabriquer-propre-glace-niveau-calottes/ |site=Citizen Side |date=2020-03-13 |consulté le=2020-07-02}}.</ref> (des faisceaux tordus de champs magnétiques reliant le champ magnétique planétaire à l'espace interplanétaire) mesurant jusqu'à {{unité|800|km}} de large, soit un tiers du rayon de la planète. Ces tubes de flux magnétique torsadés forment des fenêtres ouvertes dans le bouclier magnétique de la planète à travers lesquelles le vent solaire peut entrer et impacter directement la surface de Mercure par [[reconnexion magnétique]]<ref name="NASA060209">{{lien web |langue=en |prénom=Bill |nom=Steigerwald |titre=Magnetic Tornadoes Could Liberate Mercury's Tenuous Atmosphere |url=http://www.nasa.gov/mission_pages/messenger/multimedia/magnetic_tornadoes.html |éditeur=NASA Goddard Space Flight Center |date=2 juin 2009 |consulté le=18 juillet 2009}}.</ref>. Cela se produit également dans le champ magnétique terrestre, cependant le taux de reconnexion est dix fois plus élevé sur Mercure<ref name="NASA060209" />.

== Observation ==
[[Fichier:Mercury-in-dusk-1.jpg|vignette|redresse=1.4|Mercure visible à l’[[œil nu]] fin {{date|septembre 2010}} à l'aube dans le sud de l'[[Allemagne]] (encadrée). |alt=Photographie en couleur d'un ciel de début de journée dans lequel on peut apercevoir Mercure.]]

=== Visibilité ===
La [[magnitude apparente]] de Mercure peut varier entre -2,48 (alors plus lumineuse que [[Sirius]]) lors de sa [[Conjonction (astronomie)|conjonction]] supérieure et +7,25 (dépassant alors la [[Magnitude apparente#Magnitude d'objets notables|limite de visibilité à l’œil nu]] située à +6 et la rendant donc invisible) autour de la conjonction inférieure<ref name="jeanetienne" />{{,}}<ref name="Mallama_and_Hilton">{{article |langue=en |auteur1= |prénom1=Anthony |nom1=Mallama |prénom2=James L. |nom2=Hilton |titre=Computing apparent planetary magnitudes for The Astronomical Almanac |journal=Astronomy and Computing |volume=25 |date=October 2018 |doi=10.1016/j.ascom.2018.08.002 |bibcode=2018A&C....25...10M |arxiv=1808.01973 |lire en ligne= |pages=10–24 }}.</ref>. La magnitude apparente moyenne est de 0,23 avec un écart-type de 1,78, c'est-à-dire le plus grand de toutes les planètes, du fait de la forte [[excentricité orbitale]] de la planète. La magnitude apparente moyenne à la conjonction supérieure est de -1,89 alors que celle à la conjonction inférieure est de +5,93<ref name="Mallama_and_Hilton" />. L'observation de Mercure est compliquée du fait de sa proximité avec le soleil dans le ciel, car elle est alors perdue dans l'éblouissement de l'[[étoile]]. Mercure ne peut être observée que pendant une courte période de temps au moment de l'[[Aube (temps)|aube]] ou du [[crépuscule]]<ref name="Menzel1964P292-293">{{Ouvrage|langue=en|prénom1=Donald H.|nom1=Menzel|lien auteur1=Donald Howard Menzel|titre=A Field Guide to the Stars and Planets|lieu=Boston|éditeur=[[Houghton Mifflin Harcourt|Houghton Mifflin Co.]]|collection={{Lien|trad=Peterson Field Guides|fr=Peterson Field Guides|texte=The Peterson Field Guide Series}}|année=1964|passage=292–293}}.</ref>.

Comme plusieurs autres planètes et les étoiles les plus brillantes, Mercure peut être observée pendant une [[éclipse solaire]] totale<ref name="eclipse">{{lien web |langue=en |prénom=Tunç |nom=Tezel |titre=Total Solar Eclipse of 2006 March 29 |url=http://www.physics.metu.edu.tr/~aat/TSE2006/TSE2006.html |éditeur=Department of Physics at Fizik Bolumu in Turkey |date=22 janvier 2003 |consulté le=2 juillet 2020}}.</ref>. De plus, comme la Lune et Vénus, Mercure présente des [[Phase (astronomie)|phases]] vues depuis la Terre. Elle est dite « nouvelle » à la conjonction inférieure et « pleine » à la conjonction supérieure. Cependant, la planète est rendue invisible depuis la Terre à ces deux occasions parce qu'elle est obscurcie par le Soleil (sauf durant un transit)<ref name="Menzel1964P292-293"/>. Aussi, techniquement, Mercure est la plus brillante lorsqu'elle est pleine. Ainsi, bien que Mercure soit le plus éloigné de la Terre lorsqu'elle est pleine, elle présente une plus grande surface éclairée visible et l'[[effet d'opposition]] compense la distance<ref name="MallamaSky">{{article |langue=en |auteur1= |prénom=Anthony |nom=Mallama |titre=Planetary magnitudes |journal=Sky and Telescope |volume=121 |numéro=1 |date=2011 |lire en ligne= |pages=51–56 }}.</ref>. L'inverse est vrai pour [[Phases de Vénus|Vénus]], qui apparaît plus brillante lorsqu'elle est en [[Croissant (symbole)|croissant]] parce qu'elle est beaucoup plus proche de la Terre<ref>{{lien web |langue=en |prénom=Fred |nom=Espenak |titre=NASA Reference Publication 1349; Venus: Twelve year planetary ephemeris, 1995–2006 |url=http://eclipse.gsfc.nasa.gov/TYPE/venus2.html |site=Twelve Year Planetary Ephemeris Directory |éditeur=NASA |date=1996 |consulté le=24 mai 2008 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20000817181616/http://sunearth.gsfc.nasa.gov/eclipse/TYPE/venus2.html |archivedate=August 17, 2000}}.</ref>.

Néanmoins, l'apparition la plus brillante (pleine phase) de Mercure est en réalité incompatible avec l'observation pratique, en raison de son extrême proximité de la planète avec le soleil à ce moment. Le meilleur moment pour observer Mercure est ainsi pendant son premier ou dernier quart, bien qu'il s'agisse de phases de moindre luminosité. Les premier et dernier quarts de phase se produisent lors de l'[[Élongation (astronomie)|élongation]] la plus importante à l'est (vers septembre/octobre), et à l'ouest (vers mars/avril) du soleil, respectivement<ref name="elongation">{{lien web |langue=en |prénom=John |nom=Walker |titre=Mercury Chaser's Calculator |url=http://www.fourmilab.ch/images/3planets/elongation.html |éditeur=Fourmilab Switzerland |consulté le=29 mai 2008}} (look at 1964 and 2013).</ref>. À ces deux moments, la séparation de Mercure du soleil varie entre 17,9° au périhélie et 27,8° à l'aphélie<ref name="elongation" />{{,}}<ref name="MercHorizons">{{lien web |langue=en |titre=Mercury Elongation and Distance |url=http://home.surewest.net/kheider/astro/Mercury.txt |consulté le=30 mai 2008 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20130511073623/http://home.surewest.net/kheider/astro/Mercury.txt |archivedate=May 11, 2013 }} – Généré à l'aide de [http://ssd.jpl.nasa.gov/horizons.cgi?find_body=1&body_group=mb&sstr=1 Horizons On-Line Ephemeris System].</ref>. À son élongation maximale à l'ouest, Mercure se lève avant le lever du soleil, et à son élongation maximale à l'est, elle se couche après le coucher du soleil, la rendant plus facilement observable<ref>{{Lien web |langue=fr-FR |prénom=Guillaume |nom=Cannat |titre=Un superbe passage de Mercure dans le ciel du soir |url=https://www.lemonde.fr/blog/autourduciel/2019/06/03/un-superbe-passage-de-mercure-dans-le-ciel-du-soir/ |site=Autour du Ciel |date=2019-06-03 |consulté le=2020-07-02}}.</ref>{{,}}<ref name="RASC2007">{{Ouvrage|langue=en|titre=Observer's Handbook 2007|éditeur=[[Royal Astronomical Society of Canada]]|année=2007|isbn=978-0-9738109-3-6|lire en ligne=https://archive.org/details/observershandboo00raji_0}}.</ref>.

[[Fichier:Astronomer observing the transit of Mercury.jpg|gauche|vignette|Une [[Astrophysique|astrophysicienne]] observe le transit de Mercure du {{date|11 novembre 2019}}, en [[Irlande (pays)|Irlande]].|alt=Photographie en couleurs d'une astrophysicienne penchée sur un instrument d'observation.]]

Mercure est plus facilement visible depuis les régions [[Tropique|tropicales]] et subtropicales que depuis des [[latitude]]s plus élevées<ref name=":13">{{Lien web |titre=P.G.J.- Repérer Mercure en 2020 |url=https://pgj.pagesperso-orange.fr/Mercure-elong2020.htm |site=pgj.pagesperso-orange.fr |consulté le=2020-07-02}}.</ref>. Vue des basses latitudes et aux bons moments de l'année, l'[[écliptique]] coupe l'horizon à un angle aigu. À ce moment, Mercure se trouve directement au-dessus du soleil (c'est-à-dire que son orbite semble verticale depuis la Terre) et elle est au maximum de son élongation par rapport au soleil (28°)<ref name=":13" />. Quand arrive le moment de la [[Jour|journée terrestre]] où le soleil est à 18° au-dessous de l'horizon de sorte que le [[ciel]] est complètement sombre ([[crépuscule astronomique]]), Mercure se trouve à un angle de 28-18=10° au-dessus de l'horizon dans un ciel complètement sombre : elle est alors à son maximum de visibilité pour un observateur terrestre.

De plus, les observateurs situés dans l'[[hémisphère sud]] sont avantagés par rapport à ceux du [[Hémisphère nord|nord]], avec une [[latitude]] de [[valeur absolue]] égale. En effet dans cet hémisphère, l'élongation maximale de Mercure à l'ouest (matin) ne se produit qu'au début de l'[[automne]] (mars/avril) et son élongation maximale à l'est (soir) ne se produit qu'à la fin de l'[[hiver]] (septembre/octobre)<ref name="RASC2007" />. Dans ces deux cas, l'angle d'intersection de l'orbite de la planète avec l'[[écliptique]] (et donc l'[[Horizon (physique)|horizon]]) est alors à son maximum pendant ces [[saison]]s<ref>{{Lien web |langue=en |titre=Movements and Visibility Cycles of the Naked Eye Planets |url=http://www.nakedeyeplanets.com/movements.htm |site=www.nakedeyeplanets.com |consulté le=2020-07-01}}.</ref>, ce qui permet à Mercure de se lever plusieurs heures avant le lever du soleil dans le premier cas et de ne se coucher que plusieurs heures après le coucher du soleil dans le second, à partir des latitudes moyennes méridionales comme l'[[Argentine]] et l'[[Afrique du Sud]]<ref name="RASC2007" />. À l'inverse, dans l'hémisphère nord, l'écliptique est bien moins incliné le matin en mars/avril et le soir en septembre/octobre, Mercure est donc très proche de l'horizon même lors de son élongation maximum<ref>{{Lien web |titre=Visibilité des planètes intérieures le soir. |url=http://mintaka.free.fr/planetes/divers/visibilite_des_planetes_le_soir.htm |site=mintaka.free.fr |consulté le=2020-07-01}}.</ref> même s'il arrive qu'elle soit bien visible, près de [[Vénus (planète)|Vénus]], dans le ciel<ref>{{Lien web |langue=fr-FR |prénom=Nelly |nom=Lesage |titre=Pourquoi peut-on si bien voir Mercure en ce moment dans le ciel ? |url=https://www.numerama.com/sciences/625831-pourquoi-peut-on-si-bien-voir-mercure-en-ce-moment-dans-le-ciel.html |site=Numerama |date=2020-05-22 |consulté le=2020-07-01}}.</ref>.

Une autre méthode pour observer Mercure consiste à observer la planète pendant les heures de jour lorsque les conditions sont claires, idéalement lorsqu'elle est à son plus grand allongement. Cela permet de trouver facilement la planète, même en utilisant des télescopes avec de faibles ouvertures. Il faut cependant prendre grand soin de veiller à ce que l'instrument ne soit pas pointé directement vers le Soleil en raison du risque de lésions oculaires<ref>{{Lien web |langue=fr |auteur=Denis Bergeron |titre=Observation des étoiles et des planètes brillantes en plein jour |url=http://www.astrosurf.com/d_bergeron/astronomie/Bibliotheque/observation_diurne/diurne.htm |site=www.astrosurf.com |consulté le=2020-07-01}}.</ref>. Cette méthode permet de contourner la limitation de l'observation au crépuscule lorsque l'écliptique est située à faible altitude (par exemple les soirs d'automne).

D'une façon générale, les observations de Mercure grâce à un télescope au sol ne révèlent cependant qu'un disque partiel de couleur orange éclairé avec peu de détails<ref>{{Lien web |titre=Observation des planètes Mercure et Vénus |url=http://splendeursducielprofond.eklablog.fr/observation-des-planetes-mercure-et-venus-p562794 |site=Splendeurs du ciel profond |consulté le=2020-07-02}}.</ref>. La proximité de l'horizon rend son observation avec les télescopes difficile, car sa lumière doit parcourir une plus grande distance à travers l'atmosphère terrestre et est perturbée par des [[Turbulence atmosphérique|turbulences]], comme la [[réfraction]] et l'[[Absorption (optique)|absorption]] qui rendent l'image floue. La planète apparaît généralement dans le télescope sous la forme d'un disque en forme de croissant. Même avec des télescopes puissants, il n'y a pratiquement pas de caractéristiques distinctives à sa surface. D'autre part, Le [[télescope spatial]] [[Hubble (télescope spatial)|Hubble]] ne peut pas du tout observer Mercure, en raison de procédures de sécurité qui empêchent son pointage trop près du Soleil<ref>{{article |langue=en |auteur1= |prénom=Jeffrey |nom=Baumgardner |prénom2=Michael |nom2=Mendillo |prénom3=Jody K. |nom3=Wilson |titre=A Digital High-Definition Imaging System for Spectral Studies of Extended Planetary Atmospheres. I. Initial Results in White Light Showing Features on the Hemisphere of Mercury Unimaged by Mariner 10 |journal=The Astronomical Journal |volume=119 |numéro=5 |date=2000 |doi=10.1086/301323 |bibcode=2000AJ....119.2458B |lire en ligne= |pages=2458–2464 }}.</ref>{{,}}<ref>{{Lien web |langue=fr-FR |titre=10 choses que vous ignorez à propos de Hubble |url=https://www.drgoulu.com/2009/05/13/10-choses-que-vous-ignorez-a-propos-de-hubble/ |site=Pourquoi Comment Combien |date=2009-05-13 |consulté le=2020-07-02}}.</ref>.

=== Transit de Mercure ===
{{Article détaillé|Transit de Mercure}}
[[Fichier:Mercury_Solar_Transit_(NHQ201911110003).jpg|vignette|redresse|Transit de Mercure le {{date|11 novembre 2019}}, la planète se trouve dans le quart haut/droit de l'image.]]

Un [[Transit (astronomie)|transit]] de Mercure se produit lorsque la planète se situe entre l'observateur et le [[Soleil]]. Elle est alors visible sous la forme d'un très petit point noir traversant le disque solaire. Il serait également possible pour un observateur situé sur une autre planète de voir un transit, tel que le [[transit de Mercure depuis Vénus]]. Les transits de Mercure vus depuis la Terre ont lieu avec une fréquence relativement régulière à l'échelle astronomique d'environ 13 ou 14 par siècle<ref>{{Lien web |langue=fr-ca |prénom=Zone Science- |nom=ICI.Radio-Canada.ca |titre=Passage de Mercure entre la Terre et le Soleil |url=https://ici.radio-canada.ca/nouvelle/1380807/mercure-passage-soleil-transit-lundi |site=Radio-Canada.ca |consulté le=2020-07-02}}.</ref>, en raison de la proximité de la planète au Soleil.

Le premier transit de Mercure est observé le {{date|7 novembre 1631}} par [[Pierre Gassendi]], bien que son existence ait été prévue par [[Johannes Kepler]] avant sa mort en 1630<ref>{{Lien web |langue=fr-FR |titre=Les passages de Mercure (1/2) : De Kepler à Gassendi, par Jean-Pierre Luminet |url=https://blogs.futura-sciences.com/luminet/2016/04/29/passages-de-mercure/ |site=LUMINESCIENCES : le blog de Jean-Pierre LUMINET, astrophysicien |date=2016-04-29 |consulté le=2020-06-29}}.</ref>. En 1677, l'observation du transit de Mercure permet pour la première fois de mettre en avant le [[phénomène de la goutte noire]]<ref>{{Lien web |titre=P.G.J. - Transit de Vénus 2004 - La "Goutte Noire" |url=https://pgj.pagesperso-orange.fr/transit080604-goutte.htm |site=pgj.pagesperso-orange.fr |consulté le=2020-06-29}}.</ref>, un effet de la [[Pouvoir de résolution|diffraction]] des [[Instrument d'optique|instruments optiques]].

Le transit de Mercure a également permis de réaliser différentes mesures, dont celle de la [[Horizon cosmologique|taille de l'univers]]<ref>{{lien web|langue=en |prénom=Brian |nom=Koberlein |titre=A Transit Of Mercury Told Us The Scale Of The Universe |url=https://www.forbes.com/sites/briankoberlein/2019/11/06/a-transit-of-mercury-told-us-the-scale-of-the-universe/ |site=Forbes |consulté le=2019-11-07}}.</ref> ou des variations à long terme du rayon du Soleil<ref>{{Article |langue=en |prénom1=John H. |nom1=Parkinson |prénom2=Leslie V. |nom2=Morrison |prénom3=F. Richard |nom3=Stephenson |titre=The constancy of the solar diameter over the past 250 years |périodique=Nature |volume=288 |numéro=5791 |date=1980-12 |issn=1476-4687 |doi=10.1038/288548a0 |lire en ligne=https://www.nature.com/articles/288548a0 |consulté le=2020-07-20 |pages=548–551 }}</ref>{{,}}<ref>{{Article |langue=en |auteur1=Costantino Sigismondi |titre=The opportunity of the 2016 transit of
Mercury for measuring the solar diameter
and recommendations for the observation |périodique=(ICRA/Sapienza Università di Roma and IIS F. Caffè) |date=2016 |lire en ligne=https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1605/1605.02084.pdf }}.</ref>.

Les transits peuvent se produire en [[mai]] à des intervalles de 13 ou {{nobr|33 ans}}, ou en [[novembre]] tous les 7, 13 ou {{nobr|33 ans}}. Les quatre derniers transits de Mercure datent du 7 mai [[2003 en astronomie|2003]], du 8 novembre [[2006 en astronomie|2006]], du 9 mai [[Transit de Mercure de 2016|2016]] et du 11 novembre [[2019 en astronomie|2019]] ; les quatre prochains auront lieu le {{date|13 novembre 2032}}, le {{date|7 novembre 2039}}, le {{date|7 mai 2049}} et le {{date|9 novembre 2052}}<ref>{{Article |langue=fr |auteur1= |prénom1=Didier |nom1=Jamet |titre=Transit de Mercure, une inhabituelle tache sur le Soleil |périodique=Ciel des Hommes |date=14 novembre 2006 |lire en ligne=http://www.cidehom.com/apod.php?_date=061114 |consulté le=2017-02-07 }}.</ref>{{,}}<ref>{{Lien web |langue=en |titre=NASA - Catalog of Transits of Mercury |url=https://eclipse.gsfc.nasa.gov/transit/catalog/MercuryCatalog.html |site=eclipse.gsfc.nasa.gov |consulté le=2020-06-29}}.</ref>.

== Histoire de son observation ==

=== Observation depuis la Terre ===
==== Avant les télescopes ====
[[Fichier:Mercure Lefebvre Louvre MR1857 noir.jpg|vignette|redresse|[[Mercure (mythologie)|Mercure]], le messager des dieux.|alt=Photographie d'une statue du dieu Mercure portant un court pagne et couronné.]]

Mercure est connue depuis que les hommes s'intéressent au [[ciel nocturne]] ; la première civilisation à en avoir laissé des traces écrites est la [[Sumer|civilisation sumérienne]]<ref name="antiquité">{{Lien web|auteur=Bill Arnett|titre=Mercure|url=http://www.lasam.ca/billavf/nineplanets/mercury.html|site=[[Société d'astronomie de Montréal]]|date=5 février 1997|consulté le=24 août 2018}}.</ref> ({{IIIe millénaire av. J.-C.}}) qui la nommait « ''Ubu-idim-gud-ud'' »<ref name="Michael_E_Bakich">{{Ouvrage|langue=en|auteur1=Michael E. Bakich|titre=The Cambridge Planetary Handbook|éditeur=[[Cambridge University Press]]|année=2000|passage=85|isbn=}}.</ref> (signifiant la « planète sautante »<ref>{{article |langue=en |auteur1= |prénom=Hermann |nom=Hunger |prénom2=David |nom2=Pingree |titre=MUL.APIN: An Astronomical Compendium in Cuneiform |journal=Archiv für Orientforschung |volume=24 |date=1989|page=146 }}.</ref>).

Les premiers écrits d'observations détaillées de Mercure nous viennent des [[Babylone|Babyloniens]] avec les tablettes de [[Mul Apin]]. Les Babyloniens appellent cet astre [[Nabû]] en référence au dieu du savoir dans la [[mythologie mésopotamienne]]. Ils sont également les premiers à avoir étudié le mouvement apparent de Mercure, qui est différent de celui des autres planètes<ref>{{Ouvrage|langue=fr|prénom1=Philippe de|nom1=La Cotardière|titre=Dictionnaire de l'astronomie|lieu=Paris|éditeur=Larousse|année=1987|pages totales=315|passage=194|isbn=978-2-03-720019-6|consulté le=2017-02-07}}.</ref>{{,}}<ref name="Michael_E_Bakich"/>.

Plus tard, dans l'[[Antiquité]], les [[Grèce antique|Grecs]], héritiers des conceptions indo-européennes (paléoastronomie) considèrent jusqu'au {{-s|IV}} que Mercure visible avant le lever du soleil d'une part et Mercure visible après son coucher d'autre part relevaient de deux astres distincts. Ceux-ci sont appelés respectivement {{grec ancien|Στίλβων|Stílbōn}}, signifiant « celui qui brille »<ref>{{Lien web |auteur=Jean-Claude Guillon |titre=Les mots tombés du Ciel |url=http://www.tribunes.com/tribune/alliage/33-34/guil.htm |site=tribunes.com |date=1998 |consulté le=24 août 2018}}.</ref>{{,}}<ref>{{Lien web |langue=en |auteur=Henry George Liddell, Robert Scott |titre= A Greek-English Lexicon, στίλβ-ων |url=http://www.perseus.tufts.edu/hopper/text?doc=Perseus:text:1999.04.0057:entry=sti/lbwn |site=www.perseus.tufts.edu |consulté le=2020-06-27}}.</ref> et {{grec ancien|Ἑρμῆς|Hermês}} ([[Hermès]] est le messager des dieux) en raison de son mouvement rapide<ref>{{Lien web |langue=en-US |titre=Greek names of the planets, how are planets named in Greek |url=https://www.greek-names.info/greek-names-of-the-planets/ |date=2010-04-25 |consulté le=2020-06-27}}.</ref>. Ce dernier est d'ailleurs toujours le nom de la planète en [[Grec|grec moderne]]. L'étoile du matin aurait également été appelée {{grec ancien|Ἀπόλλων|Apóllōn}} ([[Apollon]])<ref>{{Lien web |titre=Mercure |url=http://www.lasam.ca/billavf/nineplanets/mercury.html |site=www.lasam.ca |consulté le=2020-06-28}}.</ref>. Les Égyptiens procédèrent de même en donnant le nom de [[Seth]] à l'étoile du matin et [[Horus]] à celle du soir<ref>{{Ouvrage|langue=fr|prénom1=Charles|nom1=Frankel|lien auteur=Charles Frankel (géologue)|titre=Dernières nouvelles des planètes|lieu=Paris|éditeur=[[Éditions du Seuil|Éd. du Seuil]]|année=2009|pages totales=295|passage=14|isbn=978-2-02-096549-1|isbn2=2020965496|consulté le=2017-02-07}}.</ref>{{,}}<ref>{{Lien web |langue=en|titre=SP-424 The Voyage Mariner 10 - Chapter 1 |url=https://history.nasa.gov/SP-424/ch1.htm |site=history.nasa.gov |consulté le=2020-06-28}}.</ref>.

Les Romains<ref>https://www.lexilogos.com/latin/gaffiot.php?q=mercur</ref> nommèrent la planète du nom du messager des dieux [[Mercure (mythologie)|Mercure]] (en latin ''{{langue|la|Mercurius}}''), équivalent d'Hermès pour la [[mythologie romaine]], parce qu'elle se déplace dans le ciel plus vite que toutes les autres planètes<ref name="r27SABU" />{{,}}<ref>{{Lien web |langue=fr |titre=Mercure |url=http://www.le-systeme-solaire.net/mercure.html |site=www.le-systeme-solaire.net |consulté le=7 février 2017}}.</ref>. Aussi dieu protecteur des commerçants, des médecins et des voleurs, le [[symbole astronomique]] de Mercure est une version stylisée du [[caducée]] d'Hermès<ref>{{Ouvrage|langue=en|prénom1=John Charles|nom1=Duncan|titre=Astronomy|sous-titre=A Textbook|éditeur=[[Harper & Row|Harper & Brothers]]|année=1946|passage=125}}{{Citation bloc|The symbol for Mercury represents the Caduceus, a wand with two serpents twined around it, which was carried by the messenger of the gods.}}.</ref>. Il est également supposé que le symbole proviendrait d'une dérivation de la première lettre de son nom grec ancien Στίλβων (Stilbōn)<ref>{{Ouvrage|langue=en|prénom1=Reed Business|nom1=Information|titre=New Scientist|éditeur=Reed Business Information|date=1961-08-17|isbn=|lire en ligne={{Google Livres|id=BJ5eFU5aRecC|page=413}}|consulté le=2020-07-10}}</ref>.

Ferry, un contributeur du ''Dictionnaire'' de [[Jean-François-Nicolas Loumyer|Wahlen]], écrit à ce sujet :

{{Citation bloc|Pourquoi donc une planète aussi peu importante dans le système dont elle fait partie porte-t-elle le nom du messager des dieux dans l'Olympe mythologique ? C'est qu'elle se trouve assez fréquemment en conjonction avec les autres planètes entre lesquelles ces rapprochements sont beaucoup plus rares. Comme la durée de sa révolution autour du Soleil ou son année n'est que le quart de l'année terrestre, dans ce court espace de temps on la voit se diriger vers une planète et après s'en être approchée s'éloigner pour faire une autre visite aussi promptement terminée. La fréquente répétition de cette sorte de voyages a pu faire concevoir l'idée d'un astre messager.|référence=<ref>{{Ouvrage|langue=fr|prénom1=Auguste|nom1=Wahlen|titre=Nouveau dictionnaire de la conversation : ou répertoire universel de toutes les connaissances nécessaires, utiles ou agréables dans la vie sociale, et relatives aux sciences, aux lettres, aux arts, à l'histoire, à la géographie, etc., avec des notices sur les principaux personnages, morts et vivants, de tous les pays, sur le plan du conversation's lexicon|éditeur=Librairie Historique-Artistique|année=1841|lire en ligne={{Google Livres|id=N98PAAAAQAAJ|page=226}}|consulté le=2020-07-17}}.</ref>}}

L'[[astronome]] gréco-égyptien [[Claude Ptolémée|Ptolémée]] évoque la possibilité de transits planétaires devant le Soleil dans son ouvrage ''[[Hypothèses planétaires]]''. Il suggère que si aucun passage n'avait jamais été observé, cela était soit parce que des planètes telles que Mercure étaient trop petites pour être vues, soit parce que les passages étaient trop peu fréquents<ref>{{article |langue=en |auteur1= |prénom=Bernard R. |nom=Goldstein |titre=The Pre-telescopic Treatment of the Phases and Apparent Size of Venus |journal=Journal for the History of Astronomy |volume=27 |date=1996 |doi=10.1177/002182869602700101 |bibcode=1996JHA....27....1G |page=1 }}.</ref>.

[[Fichier:Shatir500.jpg|gauche|vignette|Modèle d'[[Ibn al-Shâtir]] décrivant les apparitions de Mercure et montrant la multiplication des [[épicycle]]s à l'aide du [[Théorème de La Hire|théorème de la Hire]].|alt=Photographie d'une page manuscrite ancienne présentant un schéma astronomique.]]

Dans la [[Histoire de la Chine|Chine ancienne]], Mercure est connue sous le nom de {{citation|l'étoile pressée}} (Chen-xing 辰星)<ref>{{Lien web |langue=en |nom=Anonym |titre=Is "Mercury West Long Distance" an astronomical wonder? The truth is ... {{!}} tellerreport.com |url=https://www.tellerreport.com/life/2020-03-25---is-%22mercury-west-long-distance%22-an-astronomical-wonder---the-truth-is-----.H1vxzr2OLL.html |site=www.tellerreport.com |consulté le=2020-07-20}}</ref>. Elle est associée à la direction du nord et à la phase de l'eau dans le système de [[cosmologie]] des [[Wuxing (cosmologie)|Cinq Phases]] (Wuxing)<ref>{{Ouvrage|langue=en-US|prénom1=F. Richard|nom1=Stephenson|prénom2=David A.|nom2=Green|titre=Historical Supernovae and their Remnants|éditeur=[[Oxford University Press]]|année=2002|pages totales=252|passage=pages 218 à 222|isbn=978-0-19-170987-6|doi=10.1093/acprof:oso/9780198507666.001.0001/acprof-9780198507666|lire en ligne=https://www.oxfordscholarship.com/view/10.1093/acprof:oso/9780198507666.001.0001/acprof-9780198507666|consulté le=2020-07-20}}</ref>{{,}}<ref>{{Ouvrage|langue=en|prénom1=David H.|nom1=Kelley|prénom2=E. F.|nom2=Milone|prénom3=Anthony F.|nom3=Aveni|titre=Exploring Ancient Skies : An Encyclopedic Survey of Archaeoastronomy|éditeur=Birkhäuser|année=2004|pages totales=612|isbn=978-0-387-95310-6}}.</ref>. Les cultures modernes [[Culture chinoise|chinoise]], [[Culture coréenne|coréenne]], [[Culture japonaise|japonaise]] et [[Culture du Viêt Nam|vietnamienne]] désignent la planète littéralement comme {{citation|l'étoile d'eau}} (水星), basée sur les Cinq éléments<ref>{{Lien web |langue=en-US |titre=Planetary Linguistics {{!}} Latin, Greek, Sanskrit & Different Languages |url=https://nineplanets.org/planetary-linguistics/ |site=The Nine Planets |date=2019-09-25 |consulté le=2020-06-27}}.</ref>. La [[mythologie hindoue]] utilise le nom de [[Bouddha]] pour Mercure, et l'on pense que ce dieu présidait le mercredi<ref>{{Ouvrage|langue=en|prénom1=R.M.|nom1=Pujari|prénom2=Pradeep|nom2=Kolhe|prénom3=N. R.|nom3=Kumar|titre=Pride of India|sous-titre=A Glimpse Into India's Scientific Heritage|éditeur=Samskrita Bharati|année=2006|pages totales=208|isbn=978-81-87276-27-2|lire en ligne=https://books.google.com/books?id=sEX11ZyjLpYC&printsec=frontcover}}.</ref>{{,}}<ref>{{Ouvrage|langue=fr|prénom1=Roger-Pol|nom1=Droit|titre=Le Culte du néant. Les philosophes et le Bouddha|éditeur=[[Éditions du Seuil|Le Seuil]]|date=2014-04-25|pages totales=368|isbn=978-2-02-117826-5|lire en ligne=https://books.google.fr/books?id=az1sAwAAQBAJ&pg=PR44&dq=bouddha+mercure|consulté le=2020-06-27}}.</ref>. Le dieu [[Odin]] de la [[mythologie nordique]] est aussi associé avec la planète Mercure et au mercredi<ref>{{Lien web |langue=fr-FR |prénom=Encyclopædia |nom=Universalis |titre=ODIN, ÓDHINN, WOTAN ou WODEN |url=https://www.universalis.fr/encyclopedie/odin-odhinn-wotan-woden/ |site=Encyclopædia Universalis |consulté le=2020-06-27}}.</ref>. Ce lien avec le troisième jour de la semaine se retrouve également chez les Romains, ce qui a ensuite donné en français le nom [[Mercredi]] (pour « ''{{langue|la|Mercurii dies}}'' », le jour de Mercure)<ref>{{Ouvrage|titre=Dictionnaire de l'astronomie|éditeur=Encyclopaedia Universalis|année=1999|pages totales=1005|passage=594|isbn=978-2-226-10787-9|oclc=299636121}}.</ref>{{,}}<ref>{{Lien web |langue=fr |prénom=Alice |nom=Develey |titre=L'histoire secrète des jours de la semaine |url=https://www.lefigaro.fr/langue-francaise/expressions-francaises/2017/02/01/37003-20170201ARTFIG00019-l-histoire-secrete-des-jours-de-la-semaine.php |site=Le Figaro.fr |date=2017-02-01 |consulté le=2020-07-20}}.</ref>.

La [[civilisation maya]] aurait représenté Mercure comme un [[hibou]] (ou potentiellement quatre, deux représentant son apparition du matin et deux celle du soir) servant de messager vers le monde souterrain<ref>{{Ouvrage|langue=en|prénom1=Susan|nom1=Milbrath|titre=Star Gods of the Maya : Astronomy in Art, Folklore and Calendars|éditeur=University of Texas Press|année=1999|pages totales=348|isbn=978-0-292-75226-9|lire en ligne=https://books.google.com/books?id=cUL3DAAAQBAJ&printsec=frontcover}}.</ref>.

En [[astronomie arabe]], l'astronome Al-Zarqali décrit au {{s-|XI}} l'orbite géocentrique de Mercure comme étant une [[Ellipse (mathématiques)|ellipse]], bien que cette intuition n'ait pas influencé sa théorie astronomique ou ses calculs astronomiques<ref>{{article |langue=en |auteur1= |prénom=Julio |nom=Samsó |prénom2=Honorino |nom2=Mielgo |titre=Ibn al-Zarqālluh on Mercury |journal=Journal for the History of Astronomy |volume=25 |numéro=4 |date=1994 |doi=10.1177/002182869402500403 |bibcode=1994JHA....25..289S|pages=289–96 [292] }}.</ref>{{,}}<ref>{{article |langue=en |auteur1= |prénom=Willy |nom=Hartner |titre=The Mercury Horoscope of Marcantonio Michiel of Venice |journal=Vistas in Astronomy |volume=1 |numéro=1 |date=1955 |doi=10.1016/0083-6656(55)90016-7 |bibcode=1955VA......1...84H |pages=84–138 }} at {{pp.|118–122}}.</ref>. Au {{s-|XII}}, [[Ibn Bajja]] observe {{citation|deux planètes comme des taches noires sur la face du Soleil}}, ce qui a été plus tard suggéré comme le [[transit de Mercure]] et/ou de [[Transit de Vénus|Vénus]] par l'astronome de [[Maragha]] [[Qotb al-Din Chirazi]] au {{s-|XIII}}<ref>{{Ouvrage|langue=en|prénom1=J. M.|nom1=Vaquero|prénom2=M.|nom2=Vázquez|titre=The Sun Recorded Through History|sous-titre=scientific data extracted from historical documents|lieu=New York, NY|éditeur=Springer Science & Business Media|date=2009-04-21|isbn=978-0-387-92790-9|lire en ligne={{Google Livres|id=iWkyiEeiyksC|page=75}}|consulté le=2020-07-20}}</ref>{{,}}<ref>{{lien conférence|titre=History of oriental astronomy: proceedings of the joint discussion-17 at the 23rd General Assembly of the International Astronomical Union, organised by the Commission 41 (History of Astronomy), held in Kyoto, August 25–26, 1997|prénom=S. M. Razaullah|nom=Ansari|éditeur=[[Springer Science+Business Media]]|date=2002|isbn=1-4020-0657-8|page=137|langue=en}}.</ref>. Cependant, des doutes sont soulevés par les astronomes plus récents sur l'observation des transits par les astronomes médiévaux arabes, ceux-ci ayant été potentiellement confondus avec des [[Tache solaire|taches solaires]]<ref name="Vaquero2">{{Ouvrage|langue=en|prénom1=J. M.|nom1=Vaquero|prénom2=M.|nom2=Vázquez|titre=The Sun Recorded Through History|éditeur=Springer Science & Business Media|date=2009-04-21|isbn=978-0-387-92790-9|lire en ligne={{Google Livres|id=iWkyiEeiyksC|page=75}}|consulté le=2020-07-09}}.</ref>{{,}}<ref>{{Article |langue=en |prénom1=Bernard R. |nom1=Goldstein |titre=Some Medieval Reports of Venus and Mercury Transits |périodique=Centaurus |volume=14 |numéro=1 |date=1969 |issn=1600-0498 |doi=10.1111/j.1600-0498.1969.tb00135.x |lire en ligne=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1600-0498.1969.tb00135.x |consulté le=2020-07-09 |pages=49–59 }}.</ref>. Ainsi, toute observation d'un transit de Mercure avant les [[Télescope|télescopes]] reste spéculative<ref name="Vaquero2" />.

En [[Inde]], l'astronome [[Nilakantha Somayaji]] de l'[[école du Kerala]] développa au {{s-|XV}} un modèle partiellement [[Héliocentrisme|héliocentrique]] dans lequel Mercure orbite autour du Soleil, qui à son tour orbite autour de la Terre, similairement au [[système tychonique]] de [[Tycho Brahe]] proposé ensuite au {{s-|XVI}}<ref>{{article |langue=en |auteur1= |prénom=K. |nom=Ramasubramanian |prénom2=M. S. |nom2=Srinivas |prénom3=M. S. |nom3=Sriram |titre=Modification of the Earlier Indian Planetary Theory by the Kerala Astronomers (c. 1500 AD) and the Implied Heliocentric Picture of Planetary Motion |journal=Current Science |volume=66 |date=1994 |url=http://www.physics.iitm.ac.in/~labs/amp/kerala-astronomy.pdf |archive-url=https://web.archive.org/web/20101223145939/http://www.physics.iitm.ac.in/~labs/amp/kerala-astronomy.pdf |archive-date=December 23, 2010 |consulté le=23 avril 2010 |pages=784–790 }}.</ref>.

==== Recherche au télescope depuis la Terre ====
Les premières [[Télescope|observations télescopiques]] de Mercure sont faites par [[Galilée (savant)|Galilée]] au début du {{s-|XVI}}<ref>{{Lien web |langue=en-US |prénom=Fraser |nom=Cain |titre=Who Discovered Mercury? |url=https://www.universetoday.com/38170/who-discovered-mercury/ |site=Universe Today |date=2012-03-13 |consulté le=2020-07-20}}</ref>. Bien qu'il ait observé des phases lorsqu'il a regardé [[Phases de Vénus|Vénus]], son télescope n'est pas assez puissant pour voir les phases de Mercure. En 1631, [[Pierre Gassendi]] fait les premières observations télescopiques du transit d'une planète à travers le Soleil lorsqu'il voit un [[transit de Mercure]] prédit par [[Johannes Kepler]]<ref>{{Lien web |langue=fr |titre=Les premières observations des passages de Mercure |url=https://www.planete-mercure.fr/premieres-observations |site=www.planete-mercure.fr |consulté le=2020-07-20}}</ref>. En 1639, [[Giovanni Battista Zupi|Giovanni Zupi]] utilise un télescope pour découvrir que la planète présente des [[Phase (astronomie)|phases]] similaires à celles de Vénus et de la Lune. L'observation démontre de façon concluante que Mercure orbite autour du Soleil<ref name="strom" />{{,}}<ref>{{Lien web |langue=fr-FR |nom=prof |titre=La planète Mercure - Astronomie |url=http://www.printempsdeschercheurs.fr/37-2/ |site=Printemps des chercheurs |date=2017-04-04 |consulté le=2020-07-20}}</ref>.

Un événement rare en astronomie est le passage d'une planète devant une autre vu de la Terre ([[occultation]]). Mercure et Vénus s'occultent l'une l'autre tous les quelques siècles et l'événement du 28 mai 1737 est le seul à avoir été observé historiquement, ayant été vu par [[John Bevis]] à l'[[Observatoire royal de Greenwich]]<ref>{{article |langue=en |auteur1= |prénom1=Roger W. |nom1=Sinnott |prénom2=Jean |nom2=Meeus |lien auteur2=Jean Meeus |titre=John Bevis and a Rare Occultation |journal=Sky and Telescope |volume=72 |date=1986 |bibcode=1986S&T....72..220S |lire en ligne= |page=220}}.</ref>. La prochaine occultation de Mercure par Vénus aura lieu le 3 décembre 2133<ref>{{Lien web |titre=P.G.J. - Occultations mutuelles de planètes |url=https://pgj.pagesperso-orange.fr/occultations-mutuelles.htm |site=pgj.pagesperso-orange.fr |consulté le=2020-07-20}}</ref>.

Les difficultés inhérentes à l'observation de Mercure font qu'elle a été beaucoup moins étudiée que les autres planètes. En 1800, [[Johann Schröder|Johann Schröter]] fait des observations de sa surface, affirmant avoir observé des montagnes de {{unité|20|kilomètres}} de haut<ref name=":14">{{Ouvrage|langue=en|prénom1=Fred W.|nom1=Price|titre=The Planet Observer's Handbook|éditeur=[[Cambridge University Press]]|date=2000-10-26|pages totales=429|isbn=978-0-521-78981-3|lire en ligne={{Google Livres|id=GnrAVhVZ3wMC|page=75}}|consulté le=2020-07-02}}.</ref>. [[Friedrich Wilhelm Bessel|Friedrich Bessel]] utilise les dessins de Schröter pour estimer à tort la période de rotation comme étant de {{unité|24|e=|heures|}} et une inclinaison axiale de 70°. Dans les années 1880, [[Giovanni Schiaparelli]] cartographie la planète avec plus de précision et suggère que la période de rotation de Mercure est de {{nobr|88 jours}}, la même que sa période orbitale en raison d'une [[rotation synchrone]]. L'effort de cartographie de la surface de Mercure est poursuivi par [[Eugène Antoniadi]], qui publie en 1934 un livre comprenant à la fois des cartes et ses propres observations. De nombreuses caractéristiques de la surface de la planète, en particulier les [[Formation d'albédo|formations d'albédo]], tirent leur nom de la carte d'Antoniadi<ref name=":20">{{Ouvrage|langue=en|prénom1=Ronald|nom1=Greeley|prénom2=Raymond|nom2=Batson|titre=The Compact NASA Atlas of the Solar System|éditeur=[[Cambridge University Press]]|date=2001-11-29|pages totales=408|isbn=978-0-521-80633-6|lire en ligne={{Google Livres|id=UYDph90f8PAC|page=335}}|consulté le=2020-07-02}}.</ref>.

[[Fichier:Arecibo Radiotelescopio SJU 06 2019 7472.jpg|vignette|Le [[radiotélescope d'Arecibo]], instrument de la cartographie de Mercure.|alt=Photographie en couleurs, en plongée, du radiotélescope d'Arecibo.]]
En {{date|juin 1962}}, les scientifiques soviétiques de l'[[Institut de radio-ingénierie et d'électronique]] de l'[[Académie des sciences de Russie|Académie des sciences de l'URSS]], dirigé par [[Vladimir Kotelnikov]], sont les premiers à faire rebondir un signal radar sur Mercure et à le recevoir, ce qui permit de commencer les observations radar de la planète<ref>{{article |langue=en |auteur1= |prénom=John V. |nom=Evans |prénom2=Richard A. |nom2=Brockelman |prénom3=John C. |nom3=Henry |prénom4=Gerald M. |nom4=Hyde |lien auteur1=:en:John V. Evans (astronomer) |titre=Radio Echo Observations of Venus and Mercury at 23 cm Wavelength |journal=Astronomical Journal |volume=70 |date=1965 |doi=10.1086/109772 |bibcode=1965AJ.....70..486E |lire en ligne= |pages=487–500 |prénom5=Leon G. |nom5=Kraft |prénom6=Wyatt A. |nom6=Reid |prénom7=W. W. |nom7=Smith }}.</ref>{{,}}<ref>{{Ouvrage|langue=en|prénom1=Patrick|nom1=Moore|titre=The Data Book of Astronomy|lieu=New York|éditeur=[[CRC Press]]|année=2000|passage=483|isbn=978-0-7503-0620-1|lire en ligne={{Google Livres|id=fDDpBwAAQBAJ}}}}.</ref>{{,}}<ref>{{Ouvrage|langue=en|prénom1=Andrew J.|nom1=Butrica|titre=To See the Unseen|sous-titre=A History of Planetary Radar Astronomy|éditeur=[[NASA]] History Office, Washington |année=1996|pages totales=301|isbn=978-0-16-048578-7|lire en ligne=https://history.nasa.gov/SP-4218/ch5.htm|titre chapitre=Chapter 5}}.</ref>. Trois ans plus tard, les observations radar des Américains [[Gordon Pettengill|Gordon H. Pettengill]] et Rolf B. Dyce, à l'aide du radiotélescope de {{unité|300|mètres}} de l'[[Radiotélescope d'Arecibo|observatoire d'Arecibo]] à [[Porto Rico]], montrent de façon concluante que la période de rotation de la planète est d'environ {{nobr|59 jours}}<ref>{{article |langue=en |auteur1= |prénom=Gordon H. |nom=Pettengill |prénom2=Rolf B. |nom2=Dyce |titre=A Radar Determination of the Rotation of the Planet Mercury |journal=[[Nature (revue)|Nature]] |volume=206 |numéro=1240 |date=1965 |doi=10.1038/2061240a0 |bibcode=1965Natur.206Q1240P |lire en ligne= |pages=451–2 }}.</ref>{{,}}<ref>{{Lien web |langue=en |prénom=Eric W. |nom=Weisstein |titre=Mercury -- from Eric Weisstein's World of Astronomy |url=https://scienceworld.wolfram.com/astronomy/Mercury.html |site=scienceworld.wolfram.com |consulté le=2020-07-20}}</ref>. La théorie selon laquelle la rotation de Mercure est synchrone était à cette époque répandue et ce fut donc une surprise pour les astronomes lorsque ces observations radio furent annoncées. Si Mercure était réellement verrouillée comme on le pensait auparavant, sa face obscure aurait été extrêmement froide, mais les mesures des émissions radio révèlent qu'elle est beaucoup plus chaude que prévu. Les astronomes hésitent un temps à abandonner la théorie de la rotation synchrone et proposent des mécanismes alternatifs tels que des [[vent]]s puissants de distribution de la chaleur pour expliquer les observations<ref>{{Ouvrage|langue=en|prénom1=Bruce C.|nom1=Murray|prénom2=Eric|nom2=Burgess|titre=Flight to Mercury|éditeur=[[Columbia University Press]]|année=1977|pages totales=162|isbn=978-0-231-03996-3|lire en ligne=https://archive.org/details/flighttomercury00bruc}}.</ref>.

L'astronome italien [[Giuseppe Colombo (mathématicien)|Giuseppe Colombo]] note que la période de rotation est d'environ deux tiers de la période orbitale de Mercure, et il est le premier à proposer que les périodes orbitales et de rotation de la planète soient verrouillées dans une résonance de 3:2 plutôt que de 1:1<ref name="sao188r" />, comme c'est le cas entre la Terre et la Lune par exemple. Les données de [[Mariner 10]] ont par la suite confirmé ceci<ref>{{lien web |langue=en |prénom=Merton E. |nom=Davies |et al.=oui |titre=Mariner 10 Mission and Spacecraft |url=https://history.nasa.gov/SP-423/mariner.htm |site=SP-423 Atlas of Mercury |éditeur=NASA JPL |date=1976 |consulté le=20 juillet 2020}}.</ref>.

Les observations optiques au sol n'ont pas permis d'en savoir beaucoup plus sur Mercure, mais les [[Radioastronomie|radioastronomes]] utilisant l'[[interférométrie]] [[micro-onde]]s, une technique qui permet d'éliminer le [[rayonnement solaire]], ont pu discerner les caractéristiques physiques et chimiques des couches souterraines à une profondeur de plusieurs mètres<ref>{{Article |langue=en |prénom1=L. M. |nom1=Golden |titre=A microwave interferometric study of the sub-surface of the planet Mercury |périodique=Ph.D. Thesis |date=1977 |lire en ligne=https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1977PhDT.........9G/abstract |consulté le=2020-07-20 }}</ref>{{,}}<ref>{{article |langue=en |auteur1= |prénom1=David L. |nom1=Mitchell |prénom2=Imke |nom2=De Pater |titre=Microwave Imaging of Mercury's Thermal Emission at Wavelengths from 0.3 to 20.5 cm (1994) |journal=Icarus |volume=110 |numéro=1 |année=1994 |date=1994 |doi=10.1006/icar.1994.1105 |bibcode=1994Icar..110....2M |pages=2–32 }}.</ref>. En 2000, des observations à haute résolution dites de [[lucky imaging]] sont effectuées par un télescope de l'[[observatoire du mont Wilson]]. Elles fournissent les premières vues permettant de connaître les caractéristiques de surface des parties de Mercure qui n'avaient pas été imagées lors de la mission Mariner 10<ref>{{article |langue=en |auteur1= |prénom=Ronald F. |nom=Dantowitz |prénom2=Scott W. |nom2=Teare |prénom3=Marek J. |nom3=Kozubal |titre=Ground-based High-Resolution Imaging of Mercury |journal=Astronomical Journal |volume=119 |numéro=4 |date=2000 |doi=10.1086/301328 |bibcode=2000AJ....119.2455D |lire en ligne= |pages=2455–2457 }}.</ref>. La majeure partie de la planète est cartographiée par le télescope radar d'Arecibo, y compris les dépôts de ce qui pourrait être de la [[Glace|glace d'eau]] dans les cratères polaires ombragés<ref name="Harm062">{{article |langue=en |auteur1= |prénom=John K. |nom=Harmon |prénom2=Martin A. |nom2=Slade |prénom3=Bryan J. |nom3=Butler |prénom4=James W. |nom4=Head III |titre=Mercury: Radar images of the equatorial and midlatitude zones |journal=Icarus |volume=187 |numéro=2 |date=2007 |doi=10.1016/j.icarus.2006.09.026 |bibcode=2007Icar..187..374H |lire en ligne= |pages=374–405 |prénom5=Melissa S. |nom5=Rice |prénom6=Donald B. |nom6=Campbell }}.</ref>.

=== Cartographie ===
{{article connexe|Altitudes et coordonnées géographiques sur les corps célestes#Mercure}}

==== À partir d'observations terrestres ====

Le premier astronome à avoir discerné des caractéristiques géologiques de Mercure est [[Johann Hieronymus Schröter]] qui, vers la fin du {{s-|XVIII}}, dessine en détail ce qu'il avait pu observer, dont des très hautes montagnes. Ses observations sont cependant infirmées par [[William Herschel]] qui ne put voir aucune de ces caractéristiques<ref name=":14" />.

Par la suite, d'autres astronomes dressent des cartes de Mercure, dont l'[[italien]] [[Giovanni Schiaparelli]] et l'[[États-Unis|américain]] [[Percival Lowell]] (en [[1896]]). Ils y voient des zones sombres en formes de lignes, similaires aux canaux de Mars qu'ils avaient également dessiné et qu'ils pensaient être artificiels<ref name=":14" />{{,}}<ref>{{Lien web |langue=fr |auteur=Stéphane Lecomte |titre=La planète Mercure : Brève histoire de deux siècles d'observation |url=http://adsabs.harvard.edu/full/1991O&T....26...20L |site=adsabs.harvard.edu |date=1991 |consulté le=2020-07-02}}.</ref>.

<gallery>
Mercure carte schiaparelli.jpg|Carte de [[Giovanni Schiaparelli]].
Mercure carte lowell.jpg|Carte de [[Percival Lowell]] (1896).
Mercure carte antoniadi.jpg|Carte d'[[Eugène Antoniadi]] (1934).
</gallery>

La meilleure carte d'avant Mariner 10 provient du Franco-grec [[Eugène Antoniadi]], au début des [[années 1930]]<ref>{{Lien web |langue=fr |auteur=Doublet, E. |titre=E.M. Antoniadi. La planète Mercure et la rotation des satellites, étude basée sur les résultats obtenus avec la grande lunette de l'Observatoire de Meudon |url=http://adsabs.harvard.edu/full/1933BuAst...9..254D |site=adsabs.harvard.edu |date=1933 |consulté le=2020-07-02}}.</ref>. Elle est utilisée pendant près de {{nobr|50 ans}} jusqu'à ce que Mariner 10 renvoie les premières photos de la planète<ref>{{Lien web |titre=Mercure (histoire des découvertes). |url=http://www.cosmovisions.com/MercureChrono.htm |site=www.cosmovisions.com |consulté le=2020-07-02}}.</ref>. Antoniadi montre que les canaux n'étaient qu'une illusion d'optique<ref>{{Lien web |langue=fr |auteur=E. Antoniadi |titre=Sur la nature des "canaux" de Mercure |url=http://adsabs.harvard.edu//full/seri/AN.../0183//0000117.000.html |site=adsabs.harvard.edu |date=1909 |consulté le=2020-07-02}}.</ref>. Il reconnaît que l'élaboration d'une carte précise de Mercure est impossible à partir d'observations effectuées à l'aube ou au crépuscule à cause des perturbations atmosphériques (l'épaisseur d'atmosphère terrestre que la lumière doit traverser lorsque Mercure se trouve à l'horizon est importante et crée des distorsions de l'image). Il entreprend alors de faire des observations {{incise|dangereuses}} en plein jour lorsque le soleil est bien au-dessus de l'horizon. Il gagne ainsi en netteté, mais perd en contraste à cause de la lumière du soleil. Antoniadi parvient tout de même à achever sa carte en [[1934]], composée de plaines et de montagnes<ref name=":21">{{Lien web |langue=en |titre=Surface Mapping - Mercury |url=https://history.nasa.gov/SP-423/surface.htm#15 |site=history.nasa.gov |consulté le=2020-07-02}}.</ref>.

Les coordonnées utilisées sur ces cartes ont peu d'importance dans la mesure où elles ont été établies alors qu'on pensait, comme Schiaparelli l'avait affirmé, que la période de rotation de Mercure sur elle-même était la même que la période de révolution autour du Soleil. Il s'agit donc de la face supposée toujours illuminée qui a été cartographiée<ref>{{Ouvrage |auteur=Pierre Humbert |titre=De Mercure à Pluton, planètes et satellites |année=1937 |passage=10-19}}.</ref>. Seuls Lowell et Antoniadi avaient annoté leurs cartes<ref name=":21" />.

==== Depuis Mariner 10 ====
[[Fichier:Mercury shadown.jpg|vignette|Photo de Mercure prise par Mariner 10.|alt=Mosaïque de photographies de Mercure par Mariner 10, reconstituant la moitié du globe planétaire.]]

En [[1974]]–[[1975|75]], Mariner 10 rapporte des photographies en haute résolution permettant la cartographie d'environ 45 % de sa surface<ref name=":31" />{{,}}<ref name="Duncan59" />, révélant les détails topographiques jamais vus auparavant : une surface recouverte de cratères avec des montagnes et des plaines, très ressemblante à celle de la Lune<ref name="Duncan59" />. Il est assez difficile de faire une corrélation entre les caractéristiques photographiées par la sonde et les cartes établies par télescope. Certaines des manifestations géologiques de la carte d'Antoniadi se sont révélées inexistantes<ref name=":31">{{Ouvrage|langue=en|prénom1=A.|nom1=Halliday|titre=EPSL Frontiers|sous-titre=Collection 2002-2003|éditeur=[[Elsevier (éditeur)|Elsevier]]|date=2005-02-23|pages totales=318|isbn=978-0-444-51695-4|lire en ligne={{Google Livres|id=8p3ag7UQ09AC|page=45}}|consulté le=2020-07-02}}.</ref>. Aussi, ces photographies permettent la publication en 1976 du premier atlas de la planète par la NASA (''Atlas of Mercury''), révélant pour la première fois les formations géologiques de la planète dont, par exemple, son unique chaîne de montagnes : [[Caloris Montes]]<ref name=":19" />.

L'Union astronomique internationale définit en [[1970]] le méridien 0° comme étant le méridien solaire au premier périhélie après le {{1er_janvier}} [[1950]], c'est-à-dire à l'un des deux points chauds. Cependant, le système de coordonnées utilisé par Mariner 10 se fonde sur le méridien 20° qui coupe le cratère [[Hun Kal (cratère)|Hun Kal]] (signifiant « 20 » en [[Langues mayas|maya]])<ref>{{Lien web |langue=en |auteur=R.A. De Hon, D.H. Scott, et J.R. Underwood, Jr. |titre=GEOLOGIC MAP OF THE KUIPER (H-6) QUADRANGLE OF MERCURY |url=https://citeseerx.ist.psu.edu/messages/downloadsexceeded.html |site=citeseerx.ist.psu.edu |date=1981 |consulté le=2020-07-20}}</ref> {{Incise|ce qui donne une légère erreur de moins de 0,5° par rapport au méridien 0° défini par l'UAI}} car le méridien 0 était dans l'obscurité lors de ses survols<ref>{{Lien web |langue=en |auteur=Alexander Stark |titre=MERCURY’S REFERENCE FRAMES AFTER THE MESSENGER MISSION |url=https://www.hou.usra.edu/meetings/mercury2018/eposter/6114.pdf |site=Helmholtz Association |date=2018 |consulté le=20/07/2020}}</ref>{{,}}<ref>{{Article |prénom1=M. E. Batson |nom1=Davies |titre=Surface coordinates and cartography of Mercury |périodique=Journal of Geophysical Research |date=1975-06-10 |lire en ligne=https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=19750051059 |consulté le=2020-07-20 }}</ref>. Le cratère Hun Kal est en quelque sorte le [[Greenwich (Londres)|Greenwich]] de Mercure. L'équateur se trouve dans le plan de l'orbite de Mercure et les [[longitude]]s sont mesurées de 0° à 360° en allant vers l'[[ouest (point cardinal)|ouest]]<ref name="usgs">{{lien web |langue=en |titre=USGS Astrogeology: Rotation and pole position for the Sun and planets (IAU WGCCRE) |url=https://astrogeology.usgs.gov/Projects/WGCCRE/constants/iau2000_table1.html |consulté le=22 octobre 2009 |archive-url=https://web.archive.org/web/20111024101856/http://astrogeology.usgs.gov/Projects/WGCCRE/constants/iau2000_table1.html |archive-date=October 24, 2011 }}.</ref>. Ainsi, les deux points les plus chauds de l'équateur se trouvent aux longitudes 0° O et 180° O, et les points les plus froids de l'équateur se trouvent aux longitudes 90° O et 270° O. À l'inverse, le projet MESSENGER utilise une convention positive vers l'est<ref name="ArchinalA’Hearn2010">{{article |langue=en |auteur1= |prénom1=Brent A. |nom1=Archinal |prénom2=Michael F. |nom2=A'Hearn |prénom3=Edward L. |nom3=Bowell |prénom4=Albert R. |nom4=Conrad |titre=Report of the IAU Working Group on Cartographic Coordinates and Rotational Elements: 2009 |journal=Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy |volume=109 |numéro=2 |date=2010 |issn=0923-2958 |doi=10.1007/s10569-010-9320-4 |bibcode=2011CeMDA.109..101A |lire en ligne= |pages=101–135 |prénom13=P. Kenneth |prénom8=Daniel |prénom11=Gregory A. |prénom9=James L. |nom10=Krasinsky |prénom10=George A. |nom11=Neumann |nom8=Hestroffer |nom12=Oberst |prénom12=Jürgen |nom13=Seidelmann |nom14=Stooke |nom5=Consolmagno |prénom14=Philip J. |nom15=Tholen |nom9=Hilton |prénom15=David J. |prénom16=Peter C. |nom17=Williams |prénom17=Iwan P. |prénom7=Toshio |nom7=Fukushima |nom16=Thomas |nom6=Courtin |prénom5=Guy J. |prénom6=Régis }}.</ref>.

Mercure est découpée en 15 quadrangles. Plusieurs méthodes de [[Projection cartographique|projection]] sont utilisées pour cartographier la surface de Mercure, suivant la position du quadrangle sur le globe. Cinq projections [[Projection de Mercator|Mercator]] (projection cylindrique tangente à l'équateur) entourent la planète au niveau de l'équateur, entre les latitudes 25° nord et 25° sud ; quatre projections [[Projection conique conforme de Lambert|Lambert]] (projection conique) entre 20° et 70° de latitude pour chaque hémisphère ; et deux projections [[Projection stéréographique|stéréographiques]] pour cartographier les pôles (jusqu'à 65° de latitude)<ref name=":9" />.

Chaque quadrangle commence par la lettre H (pour « Hermès »), suivie de son numéro (de 1, pôle Nord, à 15, pôle Sud). Leur nom provient d'une caractéristique importante présente sur leur région (bassin, cratère{{Etc.}}) et un nom d’[[Formation d'albédo|albédo]] (entre parenthèses) leur est attribué<ref name=":9">{{Lien web |langue=en |titre=SP-423 Atlas of Mercury |url=https://history.nasa.gov/SP-423/p21.htm |site=history.nasa.gov |consulté le=2020-06-28}}.</ref>. Les noms d’albédos assignés pour cette nouvelle carte proviennent de celle d'Antoniadi, puisque c'était celle utilisée jusque là par tous les observateurs depuis plusieurs décennies<ref name=":20" />. Ils servent pour repérer les quadrangles lors des observations au télescope depuis la Terre, où l'on ne distingue que les variations d'intensité de lumière.
{{Article connexe|Quadrangles de Mercure}}
{| class="wikitable" align="center"
|+ Quadrangles de Mercure
|-
! scope="col" | Quadrangle
! scope="col" | Nom
! scope="col" | Latitude
!Longitude
!Projection
|----- align="center"
| H-1 || align="left" | Borealis (Borea) || 65º - 90° N
|0º - 360° O
|Stéréographique
|----- align="center"
| H-2 || align="left" | Victoria (Aurora) || 21º - 66° N
|0° - 90° O
|Lambert 
|----- align="center"
| H-3 || align="left" | Shakespeare (Caduceata) || 21º - 66° N
|90° - 180° O
|Lambert 
|----- align="center"
| H-4 || align="left" | Raditladi (Liguria) || 21º - 66° N
|180° - 270° O
|Lambert 
|----- align="center"
| H-5 || align="left" | Hokusai (Apollonia) || 21º - 66° N
|270° - 360° O
|Lambert 
|----- align="center"
| H-6 || align="left" | Kuiper (Tricrena) || 22º N - 22° S
|0° - 72° O
|Mercator
|----- align="center"
| H-7 || align="left" | Beethoven (Solitudo Lycaonis) || 22º N - 22° S
|72º - 144° O
|Mercator
|----- align="center"
| H-8 || align="left" | Tolstoj (Phaethontias) || 22º N - 22° S
|144º - 216° O
|Mercator
|----- align="center"
| H-9 || align="left" | Eminescu (Solitudo Criophori) || 22º N - 22° S
|216º - 288° O
|Mercator
|----- align="center"
| H-10 || align="left" | Derain (Pieria) || 22º N - 22° S
|288º - 360° O
|Mercator
|----- align="center"
| H-11 || align="left" | Discovery (Solitudo Hermae Trismegisti) || 21º - 66° S
|0º - 90° O
|Lambert 
|----- align="center"
| H-12 || align="left" | Michelangelo (Solitudo Promethei) || 21º - 66° S
|90° - 180° O
|Lambert 
|----- align="center"
| H-13 || align="left" | Neruda (Solitudo Persephones) || 21º - 66° S
|180° - 270° O
|Lambert 
|----- align="center"
| H-14 || align="left" | Debussy (Cyllene) || 21º - 66° S
|270° - 360° O
|Lambert 
|----- align="center"
| H-15 || align="left" | Bach (Australia) || 65º - 90° S
|0° - 360° O
|Stéréographique
|}
En 2016, grâce à plus de {{Unité|100000|images}} prises par la sonde MESSENGER, la NASA fournit le premier modèle topographique de Mercure<ref name=":18">{{Lien web |langue=en |prénom=Bill |nom=Keeter |titre=First Global Topographic Model of Mercury |url=http://www.nasa.gov/feature/first-global-topographic-model-of-mercury |site=NASA |date=2016-05-06 |consulté le=2020-07-08}}.</ref>. Celui-ci donne les points d'élévation maximales et minimales de la planète, respectivement à {{unité|4,48 km}} au-dessus de l'élévation moyenne situé sur un des terrains les plus anciens de la planète près de l'équateur et à {{unité|5,38 km}} sous l'élévation moyenne de la planète, au fond du [[Rachmaninoff (cratère)|bassin Rachmaninoff]]<ref name=":18" />.

=== Exploration robotisée ===
{{Article détaillé|Exploration de Mercure}}
[[Fichier:MESSENGER Assembly.jpg|vignette|gauche|MESSENGER en préparation pour son lancement.|alt=Photographie en couleur montrant des techniciens s'affairant autour de MESSENGER, en laboratoire.]]

Atteindre Mercure depuis la Terre pose des défis techniques importants, car elle orbite beaucoup plus près du Soleil que la Terre<ref name=":22">{{Lien web |langue=en |auteur=Meghan Bartels |titre=BepiColombo's Path: Why Does It Take So Long to Get to Mercury? |url=https://www.space.com/42205-why-its-hard-to-get-to-mercury-for-bepicolombo.html |site=Space.com |date=20 octobre 2018 |consulté le=2020-07-17}}</ref>. Cela implique qu'une sonde se rendant sur Mercure doit dépenser plus d'énergie que pour se rendre sur [[Pluton (planète naine)|Pluton]]<ref name=":22" />.

Mercure possède une vitesse orbitale de {{unité|48 km/s}}, alors que la vitesse orbitale de la Terre est de {{unité|30 km/s}}. Par conséquent, l'engin spatial doit effectuer un grand changement de vitesse [[Delta-v]] pour entrer dans une [[orbite de transfert de Hohmann]] qui passe près de Mercure, par rapport au Delta-v requis pour d'autres missions planétaires<ref name="DunneCh4">{{Ouvrage|langue=en|prénom1=James A.|nom1=Dunne|prénom2=Eric|nom2=Burgess|titre=The Voyage of Mariner 10 – Mission to Venus and Mercury|éditeur=NASA History Office|année=1978|isbn=|lire en ligne=https://history.nasa.gov/SP-424/ch4.htm|consulté le=28 mai 2008|titre chapitre=Chapter Four>}}.</ref>. De plus, il est nécessaire de se placer dans le [[Orbite|plan orbital]] de Mercure, qui est incliné de 7° par rapport à l'[[écliptique]], ce qui nécessite aussi de l'énergie<ref name=":15" />.

L'[[Énergie potentielle gravitationnelle|énergie potentielle]] libérée en descendant le puits de potentiel du Soleil devient de l'[[énergie cinétique]] : une grande variation négative de vitesse devient alors nécessaire pour ralentir et se mettre en orbite stable<ref>{{Lien web |langue=en |titre=Earth Flyby - BepiColombo Flyby - Cosmos |url=https://www.cosmos.esa.int/web/bepicolombo-flyby/earth-flyby |site=www.cosmos.esa.int |consulté le=2020-07-17}}</ref>. Du fait de l'atmosphère négligeable de Mercure, un véhicule spatial dépend entièrement de ses [[Moteur-fusée|moteurs à réaction]], l'[[aérofreinage]] étant exclu<ref name=":23">{{Lien web |langue=en |prénom=Mike Wall 16 |nom=March 2011 |titre=10 Surprising Facts About NASA's Mercury Probe |url=https://www.space.com/11147-nasa-mercury-spacecraft-surprising-facts-messenger.html |site=Space.com |consulté le=2020-07-17}}</ref>. Pour ces raisons, une mission impliquant un atterrissage sur Mercure est très difficile, raison pour laquelle cela n'a encore jamais été fait<ref>{{Lien web |langue=en |titre=Critical decisions on Cosmic Vision |url=http://www.esa.int/Newsroom/Press_Releases/Critical_decisions_on_Cosmic_Vision |site=www.esa.int |consulté le=2020-07-17}}</ref>.

Cependant, les progrès dans le domaine de la [[mécanique spatiale]] rendent ce type de mission réalisable à un coût raisonnable grâce à un enchaînement de manœuvres d’[[assistance gravitationnelle]]<ref>{{Lien web |titre=Assistance Gravitationnelle |url=https://astronomia.fr/seminaires/annee1415/assistanceGravit.php |site=astronomia.fr |consulté le=2020-07-06}}.</ref>{{,}}<ref>{{Lien web |langue=fr |auteur=Laurent Sacco |titre=Assistance Gravitationnelle - Définition |url=https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/astronautique-assistance-gravitationnelle-869/ |site=Futura Sciences |consulté le=06/07/2020}}.</ref>.

[[Fichier:MESSENGER trajectoire fr.svg|vignette|centre|upright=2.3|Trajectoire de [[MESSENGER]] : la sonde spatiale réalise à six reprises un survol de planète afin d'obtenir l'[[assistance gravitationnelle]] nécessaire pour se mettre en orbite autour de Mercure.|alt=Schéma en couleurs présentant la trajectoire de la sonde.]]

Aussi, la proximité de Mercure avec le Soleil implique qu'une sonde orbitant autour de la planète reçoit environ dix fois plus d’énergie du Soleil que lorsqu'elle se situe sur une orbite terrestre<ref name=":24">{{Lien web |langue=fr |prénom=Rémy |nom=Decourt |titre=BepiColombo : l'étonnante protection thermique de la sonde qui va étudier Mercure |url=https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/bepicolombo-bepicolombo-etonnante-protection-thermique-sonde-va-etudier-mercure-73243/ |site=Futura |consulté le=2020-07-02}}.</ref> et le sol de Mercure sur sa face éclairée réfléchit une grande partie de la chaleur qu’il reçoit du Soleil<ref name=":23" />, accroissant les [[Contrôle thermique des engins spatiaux|contraintes thermiques]] subies par un engin à basse altitude (les températures pouvant dépasser {{tmp|400|°C}} à la surface de la sonde)<ref name=":24" />.

Ces difficultés impliquent qu'un voyage vers Mercure nécessite plus de [[Ergol|carburant]] que ce qui est nécessaire pour s'échapper complètement du Système solaire. Par conséquent, son exploration a été plus tardive que des planètes telles que [[Vénus (planète)|Vénus]] ou [[Mars (planète)|Mars]] et seules deux sondes spatiales l'ont visité avant l'arrivée de [[BepiColombo]] prévue pour 2025<ref name="JPLprofile1">{{lien web |langue=en |titre=Mercury |url=http://solarsystem.jpl.nasa.gov/planets/profile.cfm?Object=Mercury&Display=OverviewLong |éditeur=[[NASA]] Jet Propulsion Laboratory |date=5 mai 2008 |consulté le=29 mai 2008 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20110721050537/http://solarsystem.jpl.nasa.gov/planets/profile.cfm?Object=Mercury&Display=OverviewLong |archivedate=July 21, 2011 }}.</ref>.
{| class="wikitable" align="center"
|+Tableau récapitulatif des missions vers Mercure
|-
! style="width: 15%" | Sonde
!Statut
! scope="col" | Évènement
! scope="col" | Date
! scope="col" | Agence spatiale
! style="width: 40%" | Principales réalisations
|-
| rowspan="4" |{{drapeau|États-Unis}}[[Mariner 10]]
| rowspan="4" |Mission achevée
| Lancement || {{date|novembre 1973}}
| rowspan="4" align="center" |[[National Aeronautics and Space Administration|NASA]]
| rowspan="4" |Premier survol réussi de Mercure.
Première utilisation de l'[[assistance gravitationnelle]] d'une planète pour modifier la vitesse et la trajectoire d'une sonde spatiale.
|-
| Premier survol || {{date|mars 1974}}
|-
| Second survol || {{date|septembre 1974}}
|-
| Troisième survol || {{date|mars 1975}}
|-
| rowspan="5" |{{drapeau|États-Unis}}[[MESSENGER]]
| rowspan="5" |Mission achevée
| Lancement || {{date|août 2004}}
| rowspan="5" align="center" |[[National Aeronautics and Space Administration|NASA]]
| rowspan="5" |Première mise en orbite autour de Mercure.
|-
| Premier survol || {{date|14 janvier 2008}}
|-
| Second survol || {{date|6 octobre 2008}}
|-
| Troisième survol || {{date|30 septembre 2009}}
|-
| Mise en orbite || {{date|18 mars 2011}} à 1 h UTC
|-
| rowspan="2" |{{drapeau|EUR}} {{drapeau|Japon}}[[BepiColombo]]
| rowspan="2" |Mission en cours
| Lancement || {{date|19 octobre 2018}}
| rowspan="2" align="center" |[[Agence spatiale européenne|ESA]]/[[Agence spatiale japonaise|JAXA]]
| rowspan="2" |
|-
| Mise en orbite || planifiée pour 2025
|}

==== Mariner 10 ====
{{Article détaillé|Mariner 10}}

[[Fichier:Mariner10.gif|vignette|La sonde [[Mariner 10]] envoyée par la NASA.|alt=Photographie en couleurs de la sonde Mariner 10 se détachant, avec ses panneaux solaires, sur le ciel étoilé.]]

Mariner 10 est la première sonde à étudier Mercure de près<ref>{{Lien web|titre=Mariner 10|url=https://www.le-systeme-solaire.net/modules.php?name=sondes&page=mariner10|site=le-systeme-solaire.net|consulté le=2017-02-07}}.</ref>. Développée par l'agence spatiale américaine, la [[NASA]], et lancée le {{date|3 novembre 1973}}, elle survole la planète à trois reprises, en mars et septembre [[1974]] et en mars [[1975]]<ref name="Duncan59" />{{,}}<ref name=":27" />. À l'origine, elle est destinée à survoler et étudier [[Vénus (planète)|Vénus]], mais les astronomes pensent qu'ils pourraient en faire usage également pour étudier Mercure, dont on connaissait peu de choses. Mariner 10 est ainsi la première sonde à avoir utilisé l'[[assistance gravitationnelle]] d'une planète {{incise|Vénus}} pour en atteindre une autre<ref>{{Lien web|auteur=Laurent Sacco|titre=L'assistance gravitationnelle, une clé des voyages interplanétaires|url=https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/astronautique-assistance-gravitationnelle-cle-voyages-interplanetaires-51197/|site=[[Futura Sciences]]|date=21 février 2014|consulté le=24 août 2018}}.</ref>.

Équipée d’une [[caméra]], d’un [[magnétomètre]] et de plusieurs [[spectromètre]]s, {{nobr|Mariner 10}} permet notamment la découverte d’un [[champ magnétique]] significatif et de la forte densité de la planète, révélatrice d’un [[Noyau planétaire|noyau]] ferreux de grande taille. Les [[télescope]]s terrestres les plus puissants n’avaient pas permis d’obtenir des images de qualité de la surface, du fait de la proximité de l’alignement avec le Soleil. La sonde prend, durant ces trois passages, plus de {{nombre|2000 photographies}}<ref>{{harvsp|Frances|2006|p=126}}.</ref> de Mercure. Les photos prises par {{nobr|Mariner 10}} permettent cependant seulement de cartographier près de 45 % de la surface de la planète, car lors des trois passages Mercure présentait la même face au Soleil ; les régions à l'ombre étaient donc impossibles à cartographier. Ces images révèlent une surface couverte de cratères, à l’apparence très proche de celle de la Lune<ref name="firstflyby">{{Lien web |langue=en |format=pdf |titre={{langue|en|APL’s Messenger kit press - first flyby}} |url=http://www.nasa.gov/pdf/208301main_MercuryFlyby1PressKitFINAL_1_10_08.pdf |site=Université Johns-Hopkins - site MESSENGER |date=2008}}.</ref>.

Mariner 10 permet de découvrir la présence d'une très mince atmosphère, ainsi qu'une magnétosphère. Cette dernière fut une surprise pour les astronomes. Elle apporte également des précisions sur sa vitesse de rotation. La mission arrive à terme le {{date|24 mars 1975}}, lorsque la sonde se trouva à court de carburant. Comme son orbite ne peut plus être contrôlée avec précision, les contrôleurs de mission ordonnent à la sonde de s'éteindre<ref name="DunneCh8">{{Ouvrage|prénom1=James A.|nom1=Dunne|prénom2=Eric|nom2=Burgess|titre=The Voyage of Mariner 10 – Mission to Venus and Mercury|éditeur=NASA History Office|année=1978|isbn=|lire en ligne=https://history.nasa.gov/SP-424/ch8.htm|titre chapitre=Chapter Eight}}.</ref>. Mariner 10 serait ainsi toujours en orbite autour du Soleil, passant près de Mercure tous les quelques mois<ref name=":27">{{lien web|prénom=Ed |nom=Grayzeck |titre=Mariner 10 |url=https://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/spacecraft/display.action?id=1973-085A |site=NSSDC Master Catalog |éditeur=NASA |date=2 avril 2008 |consulté le=7 avril 2008}}.</ref>.

==== MESSENGER ====
{{Article détaillé|MESSENGER}}
[[Fichier:Animation_of_MESSENGER_trajectory_around_Mercury.gif|vignette|Animation de la trajectoire de [[MESSENGER]] autour de Mercure du {{date|15 mars 2011}} au {{date|30 décembre 2014}}.
{{légende|magenta|[[MESSENGER]]}}

{{légende|Blue|Mercure}}
|alt=Animation en couleurs présentant les cycles successifs de révolution de la sonde MESSENGER autour de Mercure.]]

MESSENGER (pour ''MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging''<ref>{{Lien web|langue=fr|titre=Messenger, à l'assaut de Mercure|url=http://www.astrocosmos.net/apercu0683.html?article=messenger.htm|site=www.astrocosmos.net|consulté le=2017-02-07}}.</ref>) est la septième mission du [[Programme Discovery|programme {{langue|en|Discovery}}]], qui rassemble des projets d’exploration du [[Système solaire]] à coût modéré et durée de développement courte. La sonde, dont la masse, [[ergol]]s compris, est de {{nombre|1.1|tonne}}, emporte sept instruments scientifiques, dont plusieurs [[spectromètre]]s, un [[altimètre]] [[laser]], un [[magnétomètre]] et des caméras<ref name=":15">{{Lien web |langue=en |titre=In Depth {{!}} MESSENGER |url=https://solarsystem.nasa.gov/missions/messenger/in-depth |site=NASA Solar System Exploration |consulté le=2020-07-20}}.</ref>. Elle est lancée le {{date|3|août|2004}} de [[Cap Canaveral]], à bord d'un [[Lanceur (astronautique)|lanceur]] [[Delta II]], le lancement ayant été décalé d'un jour pour cause de mauvais temps<ref>{{Lien web |langue=fr |prénom=Flashespace & Space News |nom=International |titre=Messenger, une sonde à destination de Mercure : lancement le 2 août |url=https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/univers-messenger-sonde-destination-mercure-lancement-2-aout-4111/ |site=Futura |consulté le=2020-07-02}}.</ref>.

Il faut environ six ans et demi à la sonde avant qu'elle n'entre en orbite autour de Mercure<ref name=":15" />. Pour y parvenir, elle effectue durant son transit six survols rapprochés des planètes intérieures (la Terre en {{date|février 2005}}, Vénus à deux reprises en {{date|octobre 2006}} et 2007 et Mercure à trois reprises, en {{date|janvier 2008-}} et {{date|octobre 2008}} et en {{date|septembre 2009}}), avec quelques corrections de trajectoire intermédiaires. Lors de ces survols de Mercure, suffisamment de données sont recueillies pour produire des images de plus de 95 % de sa surface. MESSENGER observe par ailleurs le [[maximum solaire]] de 2012<ref name=":15" />.

L’objectif de la mission est d’effectuer une [[cartographie]] complète de la planète<ref>{{Lien web |langue=fr |prénom=Jean-Baptiste Feldmann |nom=Futura |titre=La sonde Messenger cartographie Mercure |url=https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/astronomie-sonde-messenger-cartographie-mercure-21999/ |site=Futura |consulté le=2020-07-02}}.</ref>, d’étudier la composition chimique de sa surface et de son [[exosphère]], son histoire géologique, sa [[magnétosphère]], la taille et les caractéristiques de son [[Noyau planétaire|noyau]] ainsi que l’origine de son [[champ magnétique]]<ref>{{Lien web |langue=fr |titre=Messenger dévoile Mercure |url=https://www.espace-sciences.org/planetarium/article/messenger-devoile-mercure |site=www.espace-sciences.org |date=2011-07-09 |consulté le=2020-07-02}}.</ref>.

La fin de la mission, fixée initialement à {{date|mars 2011}}, est repoussée par deux fois jusqu'en {{date|avril 2015}}, et dans la phase finale, la sonde spatiale est placée sur une orbite plus rapprochée, permettant d'allonger le temps d'observation de ses instruments et d’accroître la résolution des données<ref>{{Lien web |prénom=Karen |nom=Northon |titre=NASA's MESSENGER Mission Ends with Planetary Impact |url=http://www.nasa.gov/press-release/nasa-completes-messenger-mission-with-expected-impact-on-mercurys-surface |site=NASA |date=2015-04-30 |consulté le=2020-07-25}}</ref>. MESSENGER, après avoir épuisé les ergols utilisés pour maintenir son orbite, s'écrase sur le sol de Mercure le {{date|30 avril 2015}}<ref>{{Lien web |langue=fr |titre=Aujourd'hui, la sonde Messenger s'écrase sur Mercure |url=https://www.sciencesetavenir.fr/espace/la-sonde-messenger-s-eteint-le-mystere-de-mercure-demeure_34579 |site=Sciences et Avenir |consulté le=2020-07-02}}.</ref>{{,}}<ref>{{Lien web |langue=en |prénom=Mike Wall 30 |nom=April 2015 |titre=Farewell, MESSENGER! NASA Probe Crashes Into Mercury |url=https://www.space.com/29281-messenger-spacecraft-mercury-crash.html |site=Space.com |consulté le=2020-07-25}}</ref>.

Durant sa mission, MESSENGER prend plus de {{nombre|277000 photos}}<ref>{{Lien web |langue=fr-ca |prénom=Zone Science- |nom=ICI.Radio-Canada.ca |titre=Le noyau de Mercure plus gros qu’on l'estimait {{!}} Mission espace |url=https://ici.radio-canada.ca/nouvelle/1275511/mercure-noyau-grosseur-estimation |site=Radio-Canada.ca |consulté le=2020-07-02}}.</ref>, dont certaines possédant une résolution de {{Unité|250|mètres}} par pixel, et permet de produire des cartes de sa composition globale, un modèle en trois dimensions de la magnétosphère, la topographie de l'hémisphère nord et caractériser les éléments volatils présents dans les cratères constamment ombragés des pôles<ref>{{Lien web |langue=en |titre=Site web consacré à la mission MESSENGER |url=https://messenger.jhuapl.edu/ |site=messenger.jhuapl.edu |consulté le=2020-07-20}}</ref>.

[[Fichier:PIA19449-PlanetMercury-MESSENGER-Images-First-20110329-Last-20150430.jpg|centré|vignette|redresse=2|Première ({{date|29 mars 2011}}) et dernière ({{date|30 avril 2015}}) images de Mercure par MESSENGER.|alt=Photographies en noir et blanc présentant deux clichés de la surface de Mercure.]]

==== BepiColombo ====
{{Article détaillé|BepiColombo}}
[[Fichier:BepiColombo_MPO_ESTEC.jpg|vignette|Le module MPO de BepiColombo.|alt=Photographie en couleur présentant le Mercury Planetary Orbiter en laboratoire.]]
À partir des années 2000, l'[[Agence spatiale européenne]] planifie en collaboration avec l'[[Agence d'exploration aérospatiale japonaise|Agence spatiale japonaise]] une mission baptisée BepiColombo<ref>{{Lien web|langue=fr|titre=BepiColombo|url=http://smsc.cnes.fr/BEPICOLOMBO/Fr/index.htm|site=smsc.cnes.fr|consulté le=2017-02-07}}.</ref>. Celle-ci prévoit de placer deux sondes en orbite autour de Mercure : l'une pour l'étude de l'intérieur et de la surface de la planète (''Mercury Planetary Orbiter''), développé par l'ESA, et l'autre pour étudier sa [[magnétosphère]] (''Mercury Magnetospheric Orbiter''), développé par la JAXA<ref name=":16">{{Lien web |langue=fr-FR |prénom=Julien |nom=Lausson |titre=BepiColombo : comprendre la mission d'exploration de Mercure en 5 questions |url=https://www.numerama.com/sciences/432472-bepicolombo-comprendre-la-mission-dexploration-de-mercure-en-5-questions.html |site=Numerama |date=2018-10-20 |consulté le=2020-07-02}}.</ref>. Un projet d'envoi d'un atterrisseur embarqué avec la mission est prévu puis abandonné, pour des raisons budgétaires. Ces deux sondes sont envoyées par un lanceur [[Ariane 5]] le {{date|20 octobre 2018}}<ref name=":28" />{{,}}<ref>{{Lien web |langue=fr |titre=BepiColombo est prêt pour sa longue croisière |url=https://www.esa.int/Space_in_Member_States/France/BepiColombo_est_pret_pour_sa_longue_croisiere |site=www.esa.int |consulté le=2020-06-27}}.</ref>. Elles devraient rejoindre Mercure environ huit ans plus tard, fin 2025, en utilisant, comme les sondes précédentes, l'[[assistance gravitationnelle]]<ref>{{Lien web |langue=en |titre=Voyage to Mercury |url=https://www.planetary.org/explore/the-planetary-report/voyage-to-mercury.html |site=www.planetary.org |consulté le=2020-06-27}}.</ref>. Sa mission principale durera jusqu'en {{date|mai 2027}}, avec une prolongation possible jusqu'en {{date|mai 2028}}<ref name=":28">{{Lien web |langue=en |titre=ESA Science & Technology - Fact Sheet |url=https://sci.esa.int/web/bepicolombo/-/47346-fact-sheet |site=sci.esa.int |consulté le=2020-06-28}}.</ref>.

Le programme BepiColombo a pour objectif de répondre à une douzaine de questions que se posent les astronomes<ref>{{Lien web |langue=fr |titre=BepiColombo, la mission la plus périlleuse jamais lancée par l'ESA |url=https://www.sciencesetavenir.fr/espace/systeme-solaire/mission-bepicolombo-de-l-esa-voyage-vers-mercure_128039 |site=Sciences et Avenir |consulté le=2020-07-02}}.</ref>, notamment au sujet de la magnétosphère et de la nature du noyau de Mercure (liquide ou solide), de la possible présence de glace au fond des cratères constamment à l'ombre, de la formation du Système solaire et de l'évolution en général d'une planète au voisinage de son [[étoile]]<ref name=":16" />. Des mesures très précises du mouvement de Mercure vont également être effectuées, afin de vérifier la théorie de la [[relativité générale]], explication actuelle de la [[précession du périhélie]] observée dans son orbite<ref>{{Lien web |langue=fr |titre=Airbus : destination Mercure pour BepiColombo |url=https://www.boursorama.com/bourse/actualites/airbus-destination-mercure-pour-bepicolombo-8444bc444eb4680680ddef6b3ccf3125 |site=Boursorama |date=2020-04-03 |consulté le=2020-07-02}}.</ref>.

== Habitabilité ==
{{Article détaillé|Mercure dans la fiction|Colonisation de Mercure}}
La [[planète]] Mercure est un lieu récurrent dans les œuvres de [[science-fiction]]<ref name=":292">{{Lien web |langue=en-GB |nom=RichardAbbott |titre=Mercury and fiction |url=http://richardabbott.datascenesdev.com/blog/index.php/2018/06/27/mercury-and-fiction/ |consulté le=2020-07-20}}</ref>{{,}}<ref>{{Lien web |titre=Themes : Mercury : SFE : Science Fiction Encyclopedia |url=http://www.sf-encyclopedia.com/entry/mercury |site=www.sf-encyclopedia.com |consulté le=2020-07-20}}</ref>. Des thèmes courants liés à cette planète incluent les dangers d'être exposé au [[Irradiation solaire|rayonnement solaire]] et la possibilité d'échapper à un rayonnement excessif en restant dans le [[terminateur]] lent de la planète (la frontière entre le jour et la nuit), notamment pour les œuvres écrites avant [[1965]], alors que l'on pensait encore que Mercure possédait une [[rotation synchrone]] 1:1 avec le [[Soleil]] (et avait donc une face en permanence vers le Soleil), comme dans [[Cercle vicieux (nouvelle)|''Cercle vicieux'']] d'[[Isaac Asimov]], ou dans les nouvelles de [[Leigh Brackett]]<ref name=":292" />. Un autre thème abordé est celui des gouvernements [[Autocratie|autocratiques]] ou violents, avec par exemple ''[[Rendez-vous avec Rama]]'' d'[[Arthur C. Clarke]]<ref name=":1722">{{Lien web |langue=en |titre=Mercury Colonization |url=http://www.einstein-schrodinger.com/mercury_colony.html |site=www.einstein-schrodinger.com |consulté le=2020-07-02}}.</ref>. Bien que ces récits soient fictifs, d'après des études publiées en {{date|mars 2020}}, il est possible de considérer que des parties de la planète peuvent avoir été [[Habitabilité d'une planète|habitables]]. Ainsi, des [[Forme de vie|formes de vie]] réelles, bien que probablement des [[micro-organismes]] primitifs, ont peut-être existé sur la planète<ref name="NYT-2020032422">{{article |langue=en |auteur1= |prénom=Shannon |nom=Hall |titre=Life on the Planet Mercury? ‘It’s Not Completely Nuts’ - A new explanation for the rocky world’s jumbled landscape opens a possibility that it could have had ingredients for habitability. |périodique=[[The New York Times]] |date=24 mars 2020 |url=https://www.nytimes.com/2020/03/24/science/mercury-life-water.html |consulté le=26 mars 2020 }}.</ref>{{,}}<ref name="SR-2020031622">{{article |langue=en |auteur=Roddriquez, J. Alexis P. |et al.=oui |titre=The Chaotic Terrains of Mercury Reveal a History of Planetary Volatile Retention and Loss in the Innermost Solar System |journal=[[Scientific Reports]] |volume=10 |numéro=4737 |date=16 mars 2020 |pmc=7075900 |doi=10.1038/s41598-020-59885-5 |url=https://www.nature.com/articles/s41598-020-59885-5 |consulté le=26 mars 2020 }}.</ref>.

De plus, un cratère, au pôle nord ou au pôle sud de Mercure, serait peut-être l'un des meilleurs endroits extraterrestres pour l'établissement d'une colonie humaine, là où la température resterait constante à environ {{Unité|-200|°C}}<ref name=":1722" />. Ceci est dû à une inclinaison axiale quasi nulle de la planète, et au [[Vide (physique)|vide]] quasi parfait à sa surface, empêchant l'apport de [[Transfert thermique|chaleur]] depuis les portions éclairées par le Soleil. De plus, de la glace se trouve dans ces cratères, permettant un accès à l'eau pour la colonie<ref name="IceOnMercury22">{{lien web |langue=en |prénom=David R. |nom=Williams |titre=Ice on Mercury |url=http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/ice/ice_mercury.html |éditeur=NASA Goddard Space Flight Center |date=2 juin 2005 |consulté le=1 juillet 2020}}.</ref>.
[[Fichier:Mooncolony.jpg|alt=Image de synthèse présentant au premier plan deux astronautes en scaphandre, et un ensemble d'infrastructures à l'arrière-plan.|vignette|Vue d'artiste d'une colonie minière sur la Lune. La [[Colonisation de la Lune|colonisation lunaire]] revêt de nombreuses similitudes avec celle de Mercure.]]
Une base n'importe où ailleurs serait exposée, en journée mercurienne (durant environ trois mois terrestres), à la chaleur intense du [[Soleil]], puis durant une période nocturne identique, serait privée de la moindre source de chaleur extérieure : elle connaîtrait alors des températures diurnes de {{tmp|430|°C}} et des températures nocturnes de {{tmp|-180|°C}}<ref name=":1722" />{{,}}<ref name=":032">{{Lien web |langue=en-US |prénom=Matt |nom=Williams |titre=How Do We Colonize Mercury? |url=https://www.universetoday.com/130109/how-do-we-colonize-mercury/ |site=Universe Today |date=2016-08-03 |consulté le=2020-07-02}}.</ref>. Cependant, pour éviter ces variations thermiques, les installations pourraient être enterrées sous plusieurs mètres de [[régolithe]] qui, dans le vide, servirait aussi bien d'isolant thermique que de bouclier antiradiations. Des approches similaires ont été proposées pour l'installation de bases sur la [[Lune]]<ref>{{Lien web |langue=fr |prénom=Xavier |nom=Demeersman |titre=Bientôt un abri lunaire construit avec une imprimante 3D ? |url=https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/astronautique-bientot-abri-lunaire-construit-imprimante-3d-44480/ |site=Futura |consulté le=2020-07-02}}.</ref>, dont le jour dure deux semaines, suivi d'une nuit de deux semaines également. D'une façon générale, la colonisation de Mercure revêt certaines similarités avec celle de la Lune, du fait de leur relativement grande période autour du Soleil, de leur inclinaison quasi nulle et de leur absence d'atmosphère : la colonisation de Mercure pourrait se faire avec presque les mêmes technologies<ref>{{Lien web |langue=en-US |titre=Making a Greenhouse on Another World: Paraterraforming in Our Solar System |url=https://interestingengineering.com/making-a-greenhouse-on-another-world-where-can-we-paraterraform-in-our-solar-system |site=interestingengineering.com |date=2019-08-09 |consulté le=2020-07-20}}</ref>. Mercure aurait même un avantage par rapport à la Lune : la gravité étant sur la planète 38 % de celle de la Terre, cela est suffisant pour éviter aux astronautes la réduction de masse osseuse se produisant dans un environnement à très faible gravité<ref name=":1722" />.

Par ailleurs, la planète étant proche du Soleil, il serait possible de capter de grandes quantités d'énergie le jour, et de s'en servir ensuite la nuit<ref name=":1722" />. En revanche, la protection des robots et des véhicules contre la chaleur de l'étoile pourrait poser beaucoup plus de difficultés, entraînant une limitation des activités en surface durant le jour ou une très importante protection thermique<ref name=":24"/>.

Une autre solution est évoquée dans les romans et les nouvelles de [[Kim Stanley Robinson]], en particulier dans ''[[La Trilogie de Mars]]'' (1996) et ''[[2312 (roman)|2312]]'' (2012), où Mercure est le foyer d'une vaste ville appelée Terminator, peuplée d'un grand nombre d'artistes et de musiciens. Pour éviter le dangereux [[rayonnement solaire]], la ville fait le tour de l'équateur de la planète sur des rails à une vitesse suivant la rotation de la planète, afin que le soleil ne se lève jamais complètement au-dessus de l'horizon. Une ville située du côté obscur de la planète, et suivant la lente rotation de la planète sur rails pour précéder le soleil est ainsi une solution réellement envisagée<ref name=":032" />.

Finalement, une colonisation de Mercure revêtirait un intérêt économique, car il y réside des concentrations de minerais bien plus élevées que sur toutes les autres planètes du Système solaire<ref name=":032" />.

== Comparaisons ==
{{multiple image|align=center|direction=horizontal|header=Comparaison de la taille de Mercure avec d'autres objets du [[Système solaire]]|header_align=center|image1=Mercury, Earth size comparison.jpg|width1=197|caption1=Mercure, [[Terre]]|image2=Terrestrial planet sizes.jpg|width2=325|caption2=Mercure, [[Vénus (planète)|Vénus]], [[Terre]], [[Mars (planète)|Mars]]|image3=1e6m comparison Mars Mercury Moon Pluto Haumea - no transparency.png|width3={{#expr: (139 * 300 / 240) round 0}}|caption3=Rangée arrière : [[Mars (planète)|Mars]], Mercure<br />Devant : [[Lune]], [[Pluton (planète naine)|Pluton]], [[(136108) Hauméa|Hauméa]]}}

== Notes et références ==
=== Notes ===
{{Références| groupe=N}}

=== Références ===
{{Références nombreuses|taille=30}}

== Voir aussi ==
{{Autres projets
| commons=Category:Mercury (planet)
| wikt=Mercure
| wikiversity=Système solaire/Mercure
| wikinews=Catégorie:Mercure
| wikiquote=Mercure (planète)
}}

=== Bibliographie ===
{{légende plume}}
* {{Ouvrage|langue=fr|prénom1=Ivar|nom1=Ekeland|titre=Le Chaos|lieu=Paris|éditeur=Éditions Le Pommier|année=2006|mois=avril|jour=27|pages totales=149|isbn=2-7465-0159-7}} {{Plume}}
* {{Ouvrage|langue=fr|langue originale=it|auteur1=Ilya Prigogine|titre=Les lois du Chaos|lieu=Paris|éditeur=Flammarion, coll. « Champs »|année=1997|pages totales=125|isbn=978-2-08-081369-5|isbn2=2-08-081369-2}} {{Plume}}
* {{Ouvrage|langue=fr|prénom1=Jacques|nom1=Laskar|titre=Chaos & déterminisme|lieu=Paris|éditeur=[[Éditions du Seuil|Le Seuil]]|collection=Points Sciences|année=1992|pages totales=414|isbn=2-02-015182-0|titre chapitre=La Stabilité du Système solaire}}{{Plume}}
* {{Ouvrage|langue=en|prénom1=Merton E.|nom1=Davies|titre=Atlas of Mercury|éditeur=NASA|année=1976|pages totales=128|isbn=|lire en ligne=https://books.google.fr/books?id=eoZWJ-3cEUsC&printsec=frontcover}}{{Plume}}
* {{Ouvrage|auteur1=P. Humbert|titre=De Mercure à Pluton, planète et satellites|éditeur=Albin Michel, Sciences d'Aujourd'hui (1941)|année=|isbn=}}
* {{Ouvrage|langue=fr|langue originale=en|auteur1=Isaac Asimov|titre=Mercure, la planète rapide|lieu=Paris|éditeur=[[Groupe Flammarion|Flammarion]]|collection=Bibliothèque de l'univers|année=1990|pages totales=26|isbn=2-08-161461-8}}
* {{Ouvrage|prénom1=Peter|nom1=Frances (éditeur en chef)|titre=Le ciel et l'univers|éditeur=[[ERPI]]|année=2006|pages totales=512|isbn=2-7613-1966-4|présentation en ligne=http://www.erpi.com/documentaire/le_ciel_et_l_univers_p21260641.html|id=Frances2006}}
* {{Ouvrage|langue=fr|prénom1=John|nom1=Duncan|titre=L'astronomie|lieu=Bath (GB)|éditeur=Parragon|année=2007|mois=mars|jour=27|pages totales=256|isbn=978-1-4054-8914-0|présentation en ligne=http://www.eyrolles.com/Sciences/Livre/l-astronomie-9781405489140}}
* {{Ouvrage|langue=fr|prénom1=Jacky|nom1=Filion|et al.=oui|titre=Introduction à l'astronomie|sous-titre=le jeu des étoiles|lieu=Montréal|éditeur=Études vivantes|année=1990|pages totales=228|isbn=2-7607-0462-9}}
* Thérèse Encrenaz, Jean-Pierre Bibring, Michel Blanc, Maria Antonietta Barucci, Françoise Roque, Philippe Zarka, ''Le Système solaire'', CNRS Éditions - EDP Sciences, 2003 {{ISBN|978-2-86883-643-4}}
* {{Ouvrage
|langue=fr
|prénom1=Charles
|nom1=Frankel
|lien auteur=Charles Frankel (géologue)
|titre=Dernières nouvelles des planètes
|lieu=Paris
|éditeur=[[Éditions du Seuil|Seuil]]
|année=2009
|pages totales=300
|isbn=978-2-02-096549-1
}}
* {{Ouvrage|langue=en|prénom1=Bruce|nom1=Murray|prénom2=Ronald|nom2=Greeley|titre=Earth Like Planets : Surfaces of Mercury, Venus, Earth, Moon, Mars|éditeur=W. H. Freeman|année=1981|isbn=0-7167-1148-6}}
* {{Article|titre=How thick are Mercury’s polar water ice deposits?|auteur1=Vincent R. Eke|auteur2=David J. Lawrence|auteur3=Luís F. A. Teodoro|périodique={{MNRAS}}|date=à paraître (publié sur [[arXiv]] le 16 novembre 2016)|arxiv=1611.05395|url=https://arxiv.org/pdf/1611.05395.pdf}}
* {{article |libellé=Clement, Kaib et Chambers 2019 |langue=en |auteur1=Matthew S. Clement |auteur2=Nathan A. Kaib |auteur3=John E. Chambers |titre={{langue|en|Dynamical Constraints on Mercury's Collisional Origin}} |traduction titre=Contraintes dynamiques sur l'origine collisionnelle de Mercure |périodique={{AJ}} |date=2019 |arxiv=1904.02173 |lire en ligne= }}{{article |libellé=Dong {{et al.}} 2019 |langue=en |auteur1=Chuanfei Dong |et al.=oui |titre={{langue|en|A Novel Ten-Moment Multifluid Model for Mercury: From the Planetary Conducting Core to the Dynamic Magnetosphere}} |traduction titre=Un nouveau modèle multifluide à dix moments pour Mercure : du cœur conducteur de la planète à la magnétosphère dynamique |périodique=[[arXiv]] |date=2019 |arxiv=1904.02695 |commentaire=Les co-auteurs de l'article sont Chuanfei Dong, Liang Wang, Ammar Hakim, Amitava Bhattacharjee, James A. Slavin, Gina A. DiBraccio et Kai Germaschewski. }}

=== Articles connexes ===
{{catégorie principale}}
* [[Atmosphère de Mercure]]
* [[Bassin Caloris]]
* [[Colonisation de Mercure]]
* [[Géologie de Mercure]]
* [[Liste des cratères de Mercure]]
* [[Mercure dans la fiction]]
* [[Rotation de Mercure]]
* [[Satellites de Mercure]]
* [[Transit de Mercure]]
* [[Vulcain (planète)|Vulcain]]
* [[Vulcanoïde]]

=== Liens externes ===
* [https://www.radiofrance.fr/franceculture/podcasts/la-science-cqfd/mercure-7499416 « Mercure : la dernière enquête de BepiColombo »], ''La Science, CQFD'', France Culture, 17 février 2025.
* [https://www.sciencesetavenir.fr/sciences/20160509.AFP4587/mercure-a-rendez-vous-avec-le-soleil-sous-les-yeux-des-terriens.html La balade de Mercure devant le Soleil]
* [https://www.franceculture.fr/emissions/la-methode-scientifique/mercure-une-planete-a-sonder « Mercure : la petite planète qui grimpe »], ''La Méthode Scientifique'', France Culture, 9 octobre 2018.
* {{en}} [http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/planets/mercurypage.html National Space Science Data Center]
* {{YouTube|id=awNhE_2vIN0|titre=Coloniser Mercure – LDDE|chaine= Hugo Lisoir}}
* {{Lien web |langue=en |titre= Mercury's Sodium Tail |url=https://apod.nasa.gov/apod/ap200708.html | site=[[Astronomy Picture of the Day]] |éditeur=NASA |date=08/07/2020 |consulté le=01-11-2022}} ([https://dpelletier.profweb.ca/AstronomieCompl/APOD/APOD%20NGC%20IC%20et%20M/08_07_20MercureSodium.html traduction/adaptation française])
* {{Lien web |langue=en |titre=All of Mercury|url=https://apod.nasa.gov/apod/ap190428.html | site= [[Astronomy Picture of the Day]] |éditeur=NASA |date=28/04/2019|consulté le=08-12-2023}} ([https://astrovalleyfield.com/AstronomieCompl/APOD/APOD%20NGC%20IC%20et%20M/28_04_19_Mercure.html traduction/adaptation française]).

==== Bases de données et dictionnaires ====
{{liens}}

{{Palette|Mercure|Système solaire|Sondes spatiales Mercure}}
{{Portail|astronomie|Système solaire}}
{{Article de qualité|oldid=173640702|date=8 août 2020}}

[[Catégorie:Mercure (planète)| ]]
[[Catégorie:Objet céleste visité par un orbiteur]]
[[Catégorie:Objet céleste nommé d'après un personnage de la mythologie romaine]]