La plus petite planète du système solaire, Mercure ressemble fortement à la lune de la Terre. Comme les trois autres planètes terrestres, Mercure contient un noyau entouré d’un manteau et d’une croûte. Mais le noyau de Mercure constitue une plus grande partie de la planète que les autres dans le système solaire, ce qui laisse supposer un début chaotique.

La surface de Mercure

Les premières images de Mercure ont révélé une planète rocheuse et cratérisée qui ressemblait beaucoup à la lune de la Terre. Les premiers jours du système solaire, peu après la formation de la planète rocheuse, ont été violents, avec des collisions constantes, et les conditions sur Mercure ont préservé les preuves de plusieurs de ces impacts.

Lorsque l’orbiteur MESSENGER de la NASA a visité la planète en 2008, il est devenu le premier engin spatial à entrevoir l’étendue complète du bassin de Caloris, l’une des caractéristiques d’impact les plus grandes et les plus jeunes du système solaire. Le cratère s’étend sur environ 1 550 km à la surface de la planète et est entouré d’un anneau de montagnes de 2 km de haut. Les évents volcaniques entourant le bord du bassin suggèrent que le volcanisme a contribué à façonner ce petit monde.

Les autres preuves du volcanisme comprennent plusieurs plaines qui ont aplani certains des premiers cratères. La plupart des plaines sont couvertes de cratères, ce qui suggère que le volcanisme a eu lieu il y a longtemps. Cependant, MESSENGER a découvert que le fond de nombreux cratères a été incliné, et qu’une partie du fond du bassin Caloris a été soulevée au-dessus de son bord. Cette découverte suggère que Mercure est restée active bien après sa naissance.

« Il n’est pas exclu que Mercure soit encore active aujourd’hui, même si je note que ce n’est pas très probable », a déclaré Maria Zuber, une scientifique planétaire du Massachusetts Institute of Technology à Space.com en 2012. « Pour sûr, nous n’avons pas observé d’éruption ou d’extrusion active. »

L’un des plus jeunes bassins d’impact de Mercure, Rachmaninoff, n’a qu’un milliard d’années environ. Le bassin d’impact en forme d’anneau de pic (290 km) de diamètre présente des plaines lisses sur son sol qui suggèrent des coulées de lave. Le point le plus bas de la planète se trouve dans le bassin.

« Nous interprétons ces plaines comme étant les dépôts volcaniques les plus jeunes que nous ayons encore trouvés sur Mercure », a déclaré en 2010 Louise Prockter, scientifique adjointe du projet MESSENGER, du Jet Propulsion Laboratory en Californie.

Bien que les températures sur la planète puissent atteindre jusqu’à 801 degrés Fahrenheit (427 degrés Celsius), MESSENGER a détecté de la glace d’eau à sa surface dans les parties ombragées de certains cratères polaires, là où le soleil n’arrive pas. Selon la NASA, une mystérieuse matière organique sombre recouvre une partie de la glace, laissant les scientifiques perplexes.

En plus de témoigner quant au volcanisme précoce de la planète, les plaines lisses présentent également des traces de crêtes de rides, créées lors du rapprochement de la planète. Ce rapprochement s’est probablement produit lors du refroidissement de l’intérieur. Bien qu’une certaine compression soit courante parmi les corps du système solaire, la compression de Mercure, qui s’est resserrée sur elle-même, est la plus importante jamais observée. Les scientifiques estiment que le rayon de la planète s’est rétréci de 0,6 à 1,2 miles (1 à 2 kilomètres) alors que les températures en profondeur ont chuté.

Un petit corps comme Mercure aurait du mal à conserver une atmosphère dans les meilleures circonstances. En raison de la distance étroite entre Mercure et le soleil, Mercure subit également le poids du vent solaire, qui balaie constamment la mince atmosphère que la planète parvient à rassembler. Avec seulement la plus négligeable des atmosphères, les températures du côté jour et nuit diffèrent dramatiquement.

La mince atmosphère permet à la plupart des rayons cosmiques de bombarder la planète, dépouillant les neutrons des éléments reposant à la surface. MESSENGER a étudié les matériaux projetés et a trouvé des traces de potassium et de silicium, ce qui suggère que ces éléments se trouvent à la surface de la planète.

La croûte de Mercure est probablement très mince, plus mince que celle de la Terre. L’enveloppe extérieure n’a qu’une épaisseur de 500 à 600 km (300 à 400 miles).

La planète n’a pas de tectonique des plaques, ce qui explique en partie pourquoi la surface cratérisée a été préservée pendant des milliards d’années.

Le noyau de la matière

Bien qu’elle soit la plus petite planète, Mercure est la deuxième plus dense, dépassée seulement par la Terre. Les scientifiques ont utilisé la densité calculée pour déterminer que Mercure détient un grand noyau métallique. Avec un rayon de 1 100 à 1 200 miles (1 800 à 1 900 km), le noyau représente environ 85 % du rayon de la planète. Les images radar prises depuis la Terre ont révélé que le noyau est liquide en fusion, plutôt que solide.

Le noyau de Mercure contient plus de fer que toute autre planète du système solaire. Les scientifiques pensent que cela a un rapport avec sa formation et sa vie précoce. Si la planète s’est formée rapidement, les températures croissantes du soleil en évolution ont pu vaporiser une grande partie de la surface existante, ne laissant qu’une fine coquille.

Une autre alternative est qu’une Mercure plus grande a été frappée au début de sa vie, pendant les débuts violents et chaotiques du système solaire. Un tel impact aurait pu dépouiller une grande partie de son enveloppe externe, laissant un noyau trop gros pour rester une planète.

Le noyau de fer de Mercure génère un champ magnétique environ un pour cent aussi fort que celui de la Terre. Ce champ est assez actif, interagissant fréquemment avec le vent solaire et canalisant le plasma du soleil vers la surface de la planète. L’hydrogène et l’hélium capturés par le vent solaire contribuent à créer une partie de la fine atmosphère de Mercure.

En suivant précisément MESSENGER, les scientifiques ont pu mesurer le champ gravitationnel de la planète. Ils ont déterminé que le monde rocheux a des « mascons », des concentrations gravitationnelles massives associées à de grands bassins d’impact.

« Ceux-ci ont été découverts pour la première fois sur la lune en 1968 et ont causé de grands problèmes dans le programme Apollo parce qu’ils tiraient les vaisseaux spatiaux en orbite basse et rendaient la navigation difficile », a déclaré Zuber.

« Par la suite, des mascons ont été découverts sur Mars, et maintenant nous découvrons que Mercure en a, donc ils semblent être une caractéristique commune des corps planétaires terrestres. »

Mais la planète a ses propres différences. Des mesures récentes de son champ magnétique ont révélé qu’il était trois fois plus fort dans son hémisphère nord que dans son hémisphère sud. Les chercheurs ont utilisé cet étrange décalage pour créer un modèle du noyau.

Le noyau de fer de la Terre comporte une région solide interne et une partie liquide externe. Lorsque le noyau interne se développe, il fournit l’énergie derrière le champ magnétique de la Terre. Mais l’étrange champ magnétique de la planète suggère que le fer passe de l’état liquide à l’état solide à la périphérie du noyau.

« C’est comme une tempête de neige dans laquelle la neige s’est formée au sommet du nuage et au milieu du nuage et au bas du nuage, aussi », a déclaré Christopher Russell, professeur à l’UCLA, dans un communiqué.

« Notre étude du champ magnétique de Mercure indique que le fer est en train de neiger dans tout ce fluide qui alimente le champ magnétique de la Terre. »

Les deux noyaux contiennent des éléments plus légers avec le fer, empêchant l’ensemble de se solidifier et d’alimenter le champ magnétique. Le tout est probablement recouvert d’une coquille solide de fer et de soufre, créant un effet de superposition dont on ne connaît pas l’existence sur les autres planètes terrestres.

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