Vénus détient un record surprenant : elle tourne sur elle-même plus lentement que toutes les autres planètes du Système solaire. Alors qu'une journée sur Terre dure 24 heures, il lui faut environ 243 jours terrestres pour accomplir une seule rotation. Mesurer avec précision la durée d'un jour vénusien demeure un véritable défi scientifique.

Par Maëva Lévesque, doctorante

Comment mesure-t-on la rotation de Vénus ?

Surnommée la « soeur jumelle » de la Terre en raison de sa taille et de sa masse similaires, Vénus se distingue par une rotation extrêmement lente. Elle met en effet environ 243 jours terrestres pour effectuer une rotation complète. Cette lenteur rend difficile la mesure précise de sa rotation, d'autant que son épaisse enveloppe nuageuse empêche l'observation directe de sa surface et le suivi de repères visibles, contrairement à ce qui est possible pour Mars ou la Lune. C'est pourquoi d'autres méthodes sont nécessaires pour déterminer sa rotation.

Pour cela, on s'appuie notamment sur le lien radio entre un satellite en orbite autour de Vénus et des antennes terrestres. Ce lien permet de suivre la position et la vitesse du satellite grâce à l'effet Doppler : lorsque le satellite se rapproche ou s'éloigne de la Terre, la fréquence du signal radio reçu varie légèrement, un peu comme le changement de tonalité d'une sirène qui passe près de vous. En surveillant très finement ces variations de fréquence, il est possible de détecter les modifications de la vitesse du satellite. Ces variations fournissent des informations sur la planète, comme sa rotation.

Une nouvelle estimation précise de la période de rotation

Lors de ma thèse, menée au LPG pendant trois ans, j’ai utilisé cette méthode qui consiste à étudier les perturbations de l’orbite d’un satellite afin d’obtenir une nouvelle estimation de la période de rotation de Vénus.

Cette étude s'appuie sur l'analyse des données radio recueillies par la sonde européenne Venus Express, en orbite autour de Vénus entre 2006 et 2014. Ces données étaient à l'origine destinées à la navigation et à la maîtrise de l'orbite, mais c'est la première fois que l'ensemble complet de ces mesures est exploité à des fins scientifiques. Grâce à la méthode de détermination précise d'orbite, il devient possible de reconstituer avec précision la trajectoire réelle de la sonde en prenant en compte l'ensemble des forces qui agissent sur son mouvement, qu'elles soient gravitationnelles ou d'une autre nature. Les mesures Doppler ainsi générées sont ensuite comparées aux mesures Doppler reçues sur Terre afin d'extraire les paramètres relatifs à la rotation de Vénus.

Les résultats confirment que Vénus accomplit une rotation en environ 243 jours terrestres, avec une marge d'erreur bien plus faible que dans les estimations précédentes. L'étude apporte également une nouvelle estimation de l'orientation de l'axe de rotation, permettant de préciser son inclinaison et la direction dans laquelle il pointe. Néanmoins, la précision reste limitée en raison de la faiblesse des signaux exploitables. À ce stade, il est difficile de déterminer comment l'axe de rotation évolue avec le temps. Cependant, ces observations sont très utiles, car elles fournissent des informations précieuses sur la structure interne de la planète.

Perspectives et missions futures

Les mesures actuelles, y compris celles de cette étude et d'autres méthodes, montrent que la durée du jour vénusien varie de plusieurs minutes. Bien que cet écart soit faible, il est important car il empêche encore d'isoler clairement les processus internes ou atmosphériques responsables de cette variation.

Pour mieux comprendre ces phénomènes, deux missions sont programmées : La mission VERITAS de la NASA et la mission EnVision de l'ESA. EnVision intégrera une expérience de radio science à laquelle participeront des chercheur.es du Laboratoire de Planétologie et de Géosciences (LPG) de Nantes, qui contribuera à son analyse. Ces missions fourniront des données plus précises sur la rotation et la structure interne de Vénus, ce qui permettra de mieux comprendre l’ensemble des caractéristiques et de l’évolution de cette planète.

Article écrit par Maëva LÉVESQUE, doctorante au LPG (Laboratoire de Planétologie et de
Géosciences), sous la direction de Pascal ROSENBLATT, Jean-Charles MARTY et
Caroline DUMOULIN. Les trois années de thèse ont été financées par une allocation
doctorale de la Région Pays de la Loire (50 %) et par le CNES (Centre National d’Étude
Spatiale) (50%). L’employeur étant le CNRS (Centre National de la Recherche
Scientifique).