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Mercure : l'impact des comètes expliquerait sa couleur sombre

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Pourquoi la surface de Mercure est-elle plus sombre que celle de la Lune alors qu'elle ne le devrait pas ? Une équipe de planétologues pense avoir trouvé une réponse possible. Elle se trouverait au niveau de la matière cométaire, riche en carbone, qui bombarde la surface de Mercure depuis des milliards d'années.

La sonde Messenger (en anglais Mercury Surface Space Environment Geochemistry and Ranging, soit en français « Surface, environnement spatial, géochimie et télémétrie de Mercure ») est en orbite autour de Mercure depuis mars 2011. Elle a permis de prendre cette photo rapprochée de la surface de la planète. © Nasa, Johns Hopkins, University Applied Physics Laboratory, Carnegie Institution of Washington

Selon Constantin Tsiolkovski, la Terre est notre berceau. On pourrait dire que le Système solaire est notre maison. Notre curiosité nous pousse à l'explorer, peut-être dans l'espoir d'en apprendre plus sur nous-mêmes et de savoir d'où nous venons. L'un des corps célestes qui fait l'objet de notre attention, à part Pluton ou Cérès, est la planète Mercure. Un peu plus grande que la Lune, elle lui ressemble beaucoup. Toutefois, lorsque les planétologues l'ont étudié d'un peu plus près, ils sont tombés sur une énigme.

Elle a commencé lorsqu'ils ont constaté que la surface de Mercure était bien plus sombre que celle de la Lune. Dans le cas de notre satellite naturel, nous savons qu'une partie de sa noirceur est due à l'action combinée des particules du vent solaire et des micrométéorites. Cela conduit à la formation de nanoparticules ferreuses sombres qui saupoudrent sa surface. Les mêmes processus devraient se produire avec Mercure mais des analyses spectrales ont montré que ces nanoparticules étaient présentes en quantité bien plus faible. Quelle pouvait être la nature de l'agent responsable de la couleur si sombre de Mercure ?

L'Ames Vertical Gun Range (AVGR) de la Nasa permet de simuler en laboratoire les impacts planétaires de corps célestes. Il tire ici une bille d'aluminium dans un milieu granulaire. © Dr. Brendan Hermalyn, YouTube

Une équipe de chercheurs pense avoir trouvé la clé de l'énigme et vient de publier un article dans Nature Geoscience à ce sujet. On avait oublié les comètes. Elles sont nombreuses à foncer en direction du Soleil et à pénétrer dans le Système solaire interne comme le montrent des images prises par Soho. Elles se fragmentent alors souvent. Or, selon certaines estimations, la composition de la poussière cométaire pourrait grimper jusqu'à 25 % de carbone et serait en moyenne de 18 %. Se pourrait-il qu'un flux de particules carbonées aussi important ait atteint la surface de Mercure ?

Des impacts de météorites simulés en laboratoire

Pour en avoir le cœur net, la planétologue Megan Bruck Syal a modélisé ce flux de matériau cométaire. Elle est arrivée à la conclusion qu'après plusieurs milliards d'années, 3 à 6 % de la surface de Mercure pouvait être constituée de carbone. Cependant, pour pouvoir affirmer que ce flux était responsable de la couleur noire observée, il a fallu aller un cran plus loin dans les investigations. Avec des collègues, la chercheuse a alors entrepris d'utiliser le célèbre Ames Vertical Gun Range. Il s'agit d'une sorte de canon mis au point pendant le programme Apollo pour étudier la formation des cratères lunaires. Il peut projeter des projectiles jusqu'à des vitesses de l'ordre de 7 km/s dans divers matériaux. Pour simuler le comportement des matériaux carbonés présents dans les fragments cométaires heurtant la surface de Mercure, du sucre a été utilisé dans la constitution de projectiles qui ont été projetés sur des matériaux simulant les basaltes lunaires.

Les expériences ont montré que les pressions et les températures réalisées lors des impacts simulés provoquaient la formation de particules de carbone amorphe similaires à de la suie et même du graphite et des nanodiamants, des composants stables dans les conditions régnant à la surface de Mercure. Surtout, ces composants carbonés se mélangent avec le matériau de la cible de sorte que la quantité de lumière qu'il renvoie est réduite de 5 % et devient comparable à celle mesurée sur Mercure. Toutefois, pour vraiment valider ce scénario, il faudrait probablement allez sur la planète.

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