Les points communs entre ces deux planètes s’arrêtent au point du chapitre précédant, car en s’approchant les différences saute aux yeux.

Rotation unique

L’inclinaison de l’axe de rotation est de 2,64°, donc à l’équateur, le soleil s’écarte peu de la verticale, ce qui fait qu’il n’y a pas de saison. De plus, la rotation de la planète est unique dans le système solaire car elle est rétrograde. Vue du « haut » (au-dessus du pôle nord terrestre) du système solaire, Vénus tourne dans le sens des aiguilles d’une montre (sens horaire) alors que les autres planètes tournent dans le sens opposé (sens prograde ou sens direct) avec le cas particulier d’Uranus qui est couche sur son axe. Pour cette raison, l’inclinaison de l’axe est notée comme étant de 177,36° car le pôle nord se trouve en réalité vers le « bas » du système solaire. Cette rotation horaire est particulièrement étrange car le disque protoplanétaire dans laquelle les planètes se sont formées tourne dans le sens prograde, et à sa création, Vénus devait donc tourner dans le sens prograde.

Aujourd’hui, les causes de cette inversion du sens de rotation n’ont pas été expliqué mais donne lieu à plusieurs hypothèses comme l’influence gravitationnelle de l’atmosphère, les effets de marée du soleil ou encore un impact géant.

Inclinaison des planètes du système solaire et de pluton (source)

En plus de ce sens exceptionnel, la vitesse de rotation est aussi particulièrement lente. Un jour sidéral 243 jours terrestre, c’est-à-dire plus long qu’une année (224,7jours terrestre). Vu depuis la surface, le déplacement du soleil est dû, plus au mouvement de Vénus autour du Soleil qu’à la rotation de Vénus sur elle-même. Cependant, le couplage de rotation autour du soleil qui est prograde et de la rotation sur son axe qui est rétrograde fait que le soleil passe plus vite dans le ciel, et réduit ainsi la durée d’un jour solaire de 116,75 jours terrestres. Ainsi, en un point de la surface, le soleil est visible 58,4jours terrestres suivis d’une nuit d’aussi 58,4 jours terrestres. La faible vitesse de rotation de la planète la rend particulièrement sphérique, cela peut paraître logique mais une planète en rotation rapide comme la Terre est enflée à l’équateur et aplatie au pôle par la force centrifuge.

Un atmosphère infernal

La différence la plus notable entre la Terre et Vénus reste son atmosphère. L’atmosphère de Vénus est environ 100 fois plus lourd que celui de la Terre. Cela produit une pression en surface de 93 bars (contre environ 1 bar au niveau de la mer sur terre), ce qui équivaut à 1 000m de profondeur dans un océan, donc largement de quoi écraser un sous-marin nucléaire. L’atmosphère est principalement constituée de dioxyde de carbone (96,5%) et d’azote (3,5%) et procède une faible quantité de d’oxyde de souffre, argon, vapeur d’eau, monoxyde de carbone, hélium, néon, chlorure d’hydrogène et fluorure d’hydrogène. Le niveau de pression est tel qu’au niveau les plus bas de la planète, le CO2 en surface n’est plus vraiment à l’état gazeux, mais à l’état critique, c’est-à-dire intermédiaire entre le gaz et le liquide. La masse volumique de l’air à la surface est estimé à 65kg/m3 à comparer au 1,225kg/m3 sur Terre, elle est suffisante pour qu’une sonde puisse se poser sans parachute à l’image d’un objet touchant le fond d’une mer.

atmosphère de Vénus vu depuis l’espace (source)

Comme nous le savons, aux vues des changements climatiques sur Terre, le CO2 est un gaz à effets de serre. Cette molécule est transparente au rayon visible du soleil, qui traverse donc l’atmosphère et réchauffe la surface. Cependant, la structure triatomique de cette molécule absorbe efficacement les rayons infrarouges qu’émet la planète pour se refroidir. La chaleur ne pouvant s’évacuer, la température de la planète augmente bien plus que s’il n’y avait pas d’atmosphère. Le cas de Vénus est extrême, en effet, sa température moyenne de surface est de 462°C (minimum 446°C), c’est la plus élevé du système solaire car supérieure à la température maximale de Mercure (427°C) pourtant presque deux fois plus proche du soleil mais dépourvu d’atmosphère.

 Pourtant, la situation devrait être encore pire, car 75% de l’énergie solaire qu’elle reçoit est renvoyée dans l’espace avant d’augmenter la température de la planète. Cette énergie se réfléchit sur diverses couches de brume et de nuages situés entre 40 et 60km d’altitude, et, recouvre la totalité de la planète. Cette couverture a longtemps caché la surface aux yeux de la Terre jusqu’à l’invention du radar dans les années 50, laissant perdurer des rêves de civilisation extraterrestre. Malgré une énergie solaire reçue par la planète environ 2 fois plus importante que sur Terre, la lumière reçue en surface correspond à ce que l’on peut observer pendant un coucher de soleil terrestre. Cependant, la réflexion sur les nuages et la distorsion due aux différences de densité du CO2 en fonction l’altitude, font circuler les rayons solaires dans une grande partie de l’atmosphère et font que de la lumière est visible longtemps après le crépuscule ou avant l’aube.

Vu d’artiste (éloigné de la réalité) de la surface de la Vénus (source)

La composition des nuages s’intègre parfaitement à l’image infernale de la planète. En effet, au lieu d’être composés d’eau, ces nuages sont composés en majorité d’acide sulfurique. Cet acide aurait été produit à l’origine par les volcans mais continuerait à être produit selon un cycle. Dans la haute atmosphère, le CO2 est brisé par les rayonnements ultraviolets du soleil en monoxyde de carbone et en oxygène qui réagit rapidement avec le dioxyde de souffre présent à l’état de trace pour former du trioxyde de soufre. Ce dernier se combine avec des traces de vapeur d’eau afin de former l’acide sulfurique qui circule ensuite dans les couches nuageuses. Il arrive, que comme sur Terre, ces nuages provoquent des pluies, mais aucune goutte d’acide n’atteint le sol. Ce phénomène appelé virga est dû aux températures extrêmes qui, dès 30km d’altitude, décompose en eau, oxygène et dioxyde de soufre. Ces éléments se mélangent à d’autres pour former la couche de brume inférieure qui reste très mal connue car cachée par les nuages, on sait juste que ces composants ont tendance à remonter et se retrouve dans le processus de création de l’acide sulfurique décrit plus haut et ferme ainsi le cycle. Les mouvements d’acide sulfurique pourraient entraîner des éclairs et plusieurs incidents indiquent leur présence. Mais cela fait encore débat car la conductivité électrique de l’acide sulfurique et les mouvements principalement horizontaux sont un frein aux orages tels que nous les connaissons sur Terre. 

Ces mouvements horizontaux sont en effet particulièrement impressionnants. L’atmosphère est littéralement en rotation autour de la planète à environ 350km/h (~100m/s), ce qui fait un tour en quatre jours (alors que la surface prend 243jours). Ce mouvement dont les origines sont méconnues, n’est pas uniforme et dépend de l’altitude et de la latitude des vents. Au niveau de la surface, les vents sont plutôt lents à environ 5 à 10km/h, mais au vu de la densité de l’air, il peut déplacer de petites pierres et créer une érosion des roches. La vitesse des vents croit ensuite régulièrement avant de rester constante à environ 30m/s (100km/h) de 20 à 40km d’altitude. La vitesse monte ensuit brutalement à environ 100m/s (360 km/h) dans l’ensemble de la zone des nuages.

Vitesse de la composent oriental du vent a l’équateur en fonction de l’altitude (source)

En plus de ce mouvement vers l’ouest, l’air circule aussi vers les pôles et l’équateur beaucoup moins fort. En effet, l’air chauffé par le soleil à l’équateur monte puis se déplace vers les pôles où il descend en se refroidissant pour revenir ensuite vers l’équateur. Ce phénomène produit une cellule de Hadley par hémisphère dont on a assez peu de données mais on peut estimer que l’inversion des flux se fait à environ 55-60km d’altitude.

vitesse de la composante septentrional des vents dans la couche des nuages selon la latitude (source)

Ce qui est décrit ci-dessus est principalement valable en dessous de 60° de latitude. Au-dessus, au niveau des pôles, l’atmosphère en rotation entraîne un système particulièrement complexe. La manifestation la plus visible sont les célèbres cyclones à deux yeux provoqués à chaque pôle. Ce système provoque un fort déséquilibre des paramètres atmosphériques des températures inhabituelles. De plus, au travers de ces yeux, il est possible de voir bien plus profondément dans l’atmosphère que nulle part ailleurs sur Vénus.

double vortex polaire de Vénus (source)

Une surface chaotique

La surface, elle aussi est très différente de ce qu’on connait sur Terre et complète le tableau infernal qu’offre Vénus. Cette surface n’est étudiée que depuis les années 50 et le développement du radar qui permet de voir à travers les nuages.  La surface est constituée principalement de plain de basalte s’étendant à quelques km sous l’altitude 0 (altitude moyenne a l’équateur), ce qui est très similaire aux planches océaniques terrestres. Au-dessus de ces plaines se dressent des « continents » d’origine volcanique provoqués par des mouvements de terrain. Sur Vénus toutes les formations géologiques ont un nom féminin (principalement des déesses) à l’exception de la chaîne montagneuse Maxwell (du nom du physicien écossais) qui contient le point culminant de Venus (10,7km au-dessus du niveau de référence) et qui se trouve au centre d’Ishtar terra, un « continent » de la taille de l’Australie situer près du pôle nord. L’autre grand « continent » est Aphrodite terra qui est de la taille de Eurasie et s’étend le long de l’équateur au sud. Il est facilement reconnaissable à sa forme de scorpion dont la queue abrite le plus grand volcan de la planète, le mont Maat.

topographe de venus. Ishtar terra est la zone jaune au nord autour du point blanc (mont maxwell) , Aphrodite terra se trouve en vert autour de la « pince du scorpion » jaune au centre de la carte (source).

En plus des plaines, plateaux, volcans et montagnes que l’on retrouve aussi bien sur Terre que sur Venus, il existe des formations géologiques typiquement vénusiennes.  On peut citer les tessera constituées de massifs formés de blocs ressemblant à des mosaïques et réfléchissant mieux les ondes radar (seul moyen de scanner le sol vénusien) que les plaines alentour et expliquent qu’une structure de ce type (alpha région) est un des premiers éléments géologiques identifiés sur Venus, en 1964. Il serait dû à la fragmentation de plateaux plus anciens. Ces types de terrain se retrouvent en de nombreux point d’Aphrodite terra et dans la partie est d’Ishtar terra dans les Fortuna tessera qui sont les plus anciens terrains connus sur Vénus. Des etude recent laisse a pensé que les terrains précurseur aurait était formé en présence d’eau , donc serai d’ancien fond océanique.

Une autre formation que l’on retrouve quasi exclusivement sur Vénus sont les Corona et ses variantes. Une corona est une formation circulaire constituée d’une série de crêtes concentriques (à l’image des vagues crées par un caillou dans une mare) ayant un diamètre allant d’une centaine de kilomètres jusqu’à 2 600km pour la plus grande, Artemis corona. Il se constitue généralement d’un vaste dôme central entouré d’un renfoncement lui-même enserré dans un bourrelet périphérique. Au centre du dôme, peut se retrouver un certain nombre d’édifices volcaniques comme souvent une grande caldera. Selon les informations actuelles, ces coronas seraient dues à la présence d’un point chaud magmatique juste sous la surface exerçant une pression radiale sur le terrain déjà présent.

Il existe deux variantes des coronas, les premières sont les arachnoïdes qui sont des coronas relativement petites et peu marquées mais qui possèdent des fractures qui rayonnent depuis son centre et vont au-delà du bourrelet périphérique. Les autres formations, plus distinctes sont les farrum, qui ont une forme de crêpe, sont constituées uniquement d’un dôme central et sont probablement dues à l’émergence de magma particulièrement visqueux. 

Relief typique de Vénus reconstituer au radar
en haut a gauche: Tessera (source)
en haut a droite: Corona (source)
en bas a gauche: farrum (source)
en bas a droite: arachnoïde (source)

Même si très peu de données existent sur le fonctionnement géologique, il existe un certain nombre d’explications possibles à ce fonctionnement particulier. A la différence de la Terre, Vénus n’a pas de tectonique des plaques qui permet d’évoquer la chaleur due à la radioactivité interne dans des structures volcaniques linéaires (dorsal, ceinture de feu) et provoque des déplacements de terrain unidirectionnel. Sur Vénus, une grande partie de la chaleur semble s’évacuer par des points chauds provoquant du volcanisme ponctuel et des mouvements de terrain radiaux.

Les images radar de la surface de Vénus ont révélé qu’il y a peu d’impacts (un millier) de météorites, tous de grande taille (car les petits météores sont détruits dans une atmosphère aussi dense) et dépourvus de trace d’érosion. Vu que, ni l’eau, ni le mouvement tectonique n’effacent les cratères, ils devraient s’être accumulés depuis la création de la planète et recouvrent l’intégralité de la surface comme sur la Lune ou Mercure. La surface a donc été probablement entièrement renouvelée par des coulées de lave (resurfaçage), il y a moins d’un milliard d’années. Mais actuellement, très peu d’activité volcanique a été détectée. Deux scénarios s’opposent pour expliquer la façon dont s’est passé ce resurfaçage. Pour la première, une multitude d’activité volcanique locale aurait créé des resurfaçages continus jusqu’à ce que le refroidissement du noyau planétaire réduise l’activité n’a quasiment rien. L’autre scénario, plus spectaculaire évoque une accumulation importante de chaleur sous le manteau qui se libèrerait périodiquement sous la forme d’épisodes de forte activité volcanique qui viendrait recouvrir la quasi-totalité des surfaces de la planète de terrain neuf en quelques centaines de millions d’années. Ces épisodes de resurface seraient séparés par des périodes d’activité géologique plus faible comme celle à laquelle nous assistons actuellement.