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Le nouveau visage de Mercure révélé par Messenger

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Mercure est à l'honneur dans la revue Science qui publie onze articles portant sur les découvertes de la sonde Messenger lors de son survol de la planète en janvier 2008. Mercure apparaît plus complexe qu'on ne le pensait, notamment par le rôle du volcanisme dans le modelage de sa surface. Le mystère de son champ magnétique, lui, demeure...

Une étrange structure baptisée L'araignée (The spider) au milieu du bassin Caloris. Crédit : Nasa

Avec Pluton, la planète Mercure est probablement l'un des astres les moins bien connus du système solaire. Mais la situation vient d'évoluer depuis son survol par la sonde Messenger, lancée en août 2004. C'est le grand retour de la première planète sur le devant de la scène des études planétologiques car, depuis les trois survols de la sonde Mariner 10 en 1974 et 1975, aucun engin créé de la main de l'Homme ne s'était approché d'elle.

Bien des questions étaient d'ailleurs en suspens, qu'elle était donc l'origine du champ magnétique, cent fois plus faible que celui de la Terre, détecté par Mariner ? La surface fortement cratérisée de la planète n'était-elle que le produit du bombardement météoritique ou, comme certains le pensaient, une partie de sa structure était-elle due à une activité volcanique ?

Les planétologues attendaient donc beaucoup du survol de ce début d'année et des techniques d'imageries multi-spectrales et d'altimétrie que la sonde allait mettre en œuvre. Ils n'ont pas été déçus et, selon eux, Mercure apparaît plus complexe qu'on ne l'imaginait.

Les trois survols précédents de la sonde Mariner 10 n'avaient permis que d'étudier la moitié de la surface de Mercure. Celui de Messenger nous a livré des informations sur la composition minéralogique et la topographie de l'autre moitié. D'autres survols devraient permettre d'avoir enfin une image complète de la surface de Mercure.

Ces passages auront lieu les 6 octobre 2008 et 29 septembre 2009. La mission Messenger ne s'arrêtera d'ailleurs pas là, car la sonde se mettra en orbite autour de Mercure le 18 mars 2011 si tout se passe bien.

Photo 1. Cliquez pour agrandir. Un zoom sur le bassin Caloris, pour l'interprétation des fausses couleurs se reporter à la photo suivante. Crédit : Nasa

Mercure possède de vastes plaines et l'une des questions qui habitait l'esprit des planétologues depuis 1975 était de savoir si elles résultaient du remplissage quasi uniforme des creux de la surface de la planète par des éjectats d'impacts de météorites ou par des retombées de matériaux volcaniques.

La première hypothèse était soutenue par des observations localisées sur la Lune de ce phénomène suite à la mission Apollo 16 en 1972. Certains scientifiques avaient bien argumenté en faveur de la seconde hypothèse mais les photographies de Mariner 10 ne montraient aucune trace de volcans ni d'activité volcanique, par exemple sous forme de coulées de lave. Bien sûr, la résolution des images prises par la sonde laissait planer le doute et une absence de consensus était donc permise parmi les planétologues.

Aujourd'hui, les images multi-spectrales du bassin Caloris, la plus grosse trace d'impact de météorite, ne laissent plus guère de doute. D'une surface d'au moins un million de kilomètres carrés, ce bassin possède sur son pourtour des bouches éruptives clairement identifiables et ses plaines regorgent de coulées de laves très similaires à celles, basaltiques, occupant les mers lunaires.

Un tel volume indique d'ailleurs l'existence, dans le passé de Mercure, d'importantes sources de magma dans le manteau supérieur.

Photo 2. Les plaines emplies de laves pauvres en fer sont représentées en orange pâle dans le bassin Caloris, identifié par la lettre C. Les flèches blanches indiquent des plaines jeunes dont la composition semble proche de celles du bassin Caloris. Les flèches noires indiquent les « points rouges » qui seraient formés par des explosions volcaniques. En bleu foncé, des zones occupées par de vieilles roches contenant peut-être de l’ilménite riche en fer. Crédit : Nasa/JHUAP/Arizona State University

En outre, les images en fausse couleurs prises à différents longueurs d'ondes montrent clairement des points rouges, comme les ont baptisés les planétologues, qui s'interprètent bien comme des édifices volcaniques laissés par des éruptions explosives avec coulées pyroclastiques.

En revanche, les chercheurs sont surpris par la pauvreté en fer des roches détectées par Messenger, en particulier celles qui sont volcaniques. Cela ne signifie pas forcément une faible abondance de fer dans les roches de la croûte et du manteau de Mercure, ce dernier pourrait en effet être caché dans des minéraux comme l'ilménite difficile à détecter avec un simple survol. Il faudra attendre la mise en orbite de Messenger en 2011 pour exploiter à fond la puissance des instruments de la sonde. Quoiqu'il en soit, ces particularités sont susceptibles de nous en dire long sur l'histoire et l'évolution de Mercure.

Le champ magnétique de Mercure ressemble à celui de la Terre et il est écrasé par le flux de vent solaire. Crédit : Nasa/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington

Le noyau de Mercure est ferreux, il constitue près de 60% de la masse de la planète et l'on sait qu’il est en partie fondu. Il est donc tentant d'imaginer qu'un processus de dynamo turbulente auto-excitée doit y engendrer un champ magnétique comme celui de la Terre. De fait, Mariner 10 puis Messenger ont bel et bien détecté un tel champ magnétique qui est en plus dipolaire et orienté selon l'axe de rotation de Mercure, exactement comme dans le cas de nôtre planète.

Toutefois, cela ne suffit pas pour en conclure qu'il y a bien une dynamo active à l'intérieur de Mercure. Il pourrait en effet s'agir d'un champ résiduel. Fait remarquable, son intensité actuelle est la même que celle observée il y a plus de trente ans par les Mariner. Cette constance (étonnante en comparaison des modifications du champ terrestre) pose de sévères contraintes sur l'existence actuelle d'une dynamo en action. Là encore, il faudra attendre la mise en orbite de Messenger pour en apprendre plus.

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