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Il neigerait du fer dans le noyau de Mercure

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Le mystère de l'origine du faible champ magnétique de Mercure est peut-être en train d'être lentement percé. Des chercheurs de l'Université de l'Illinois ont simulé expérimentalement les conditions dans la partie fluide du noyau. La formation de « flocons de neige » en fer entraînerait des mouvements de convection à l'origine du champ magnétique de la planète.

Une comparaison entre l'intérieur de la Terre et celui de Mercure. Crédit : David Darling

Curieusement, l'étude rapprochée de la planète Mercure n'a été faite que par la sonde Mariner 10 en 1974, et 1975 et actuellement par la sonde américaine Messenger lancée en août 2004. Les planétologues de l'époque avait pu constater que, d'une part, Mercure devait posséder un important noyau ferreux occupant les trois quarts de la planète et que, d'autre part, un champ magnétique semblable à celui de la Terre, mais cent fois plus faible, était généré par la petite planète.

Le fait que Mercure soit plus riche en éléments lourds et réfractaires que la Terre n'est pas en soi une surprise. C'est ce que prédisent les modèles de formation du système solaire faisant intervenir un gradient chimique contrôlé par la température décroissante au fur et à mesure que l'on s'éloigne du Soleil. Malgré tout, un tel noyau ferreux laisse à penser que, comme pour le cas de la Terre, il s'est peut-être produit une collision avec une petite planète, ajoutant son propre noyau ferreux à celui de la jeune Mercure.

En revanche, à cause de sa petite taille, Mercure ne devait pas retenir assez de chaleur pour provoquer la fusion d'au moins une partie de son noyau. Il faut en effet nécessairement les mouvements d'un fluide chargé pour induire par effet dynamo le champ magnétique observé. Les calculs indiquaient un noyau complètement solide, ce qui semblait ne pas être le cas.

Cliquez pour agrandir. La surface de Mercure vue par la sonde Messenger. Crédit : Nasa

On a simulé le cœur de Mercure

Une étude récente des fluctuations de la vitesse de rotation de Mercure, au radiotélescope et par effet radar, semble bien confirmer la présence d'une partie liquide dans le noyau de la planète.

Jie "Jackie" Li, Steven A. Hauck II et Bin Chen ont alors entrepris d'utiliser une presse multi-enclume pour soumettre un mélange de sulfures et de fer aux mêmes conditions de pressions et de températures que celles devant régner dans le noyau de Mercure.

En coupant brutalement la source de chaleur et la pression, on s'assure que les échantillons obtenus conservent les traces de la séparation du mélange en phases solide et liquides, ainsi que la composition chimique du point de vue des sulfures dans ces deux phases. Les échantillons sont ensuite étudiés à l'aide d'un microscope à effet tunnel et d'une microsonde de Castaing.

A partir des résultats obtenus, les chercheurs pensent qu'au fur et à mesure que la partie supérieure liquide du noyau se refroidit, les atomes de fer forment des sortes de flocons cubiques tombant vers le cœur solide de la planète. Le processus conduit à la formation de courants de convection et c'est ainsi que le faible champ magnétique de Mercure serait engendré, malgré, en plus, la faible rotation sur elle-même de la planète.

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