Des données issues d’une ancienne mission de la NASA révèlent que Mercure s’est davantage contractée qu’on ne le pensait, bouleversant le scénario de sa formation.
Selon un article du média scientifique en ligne américain The Daily Galaxy, une réanalyse minutieuse des relevés de la sonde MESSENGER de la NASA montre que Mercure, la plus petite planète du système solaire, aurait perdu jusqu’à une vingtaine de kilomètres de diamètre depuis sa naissance. Une découverte qui éclaire d’un jour nouveau la manière dont cette planète s’est formée et refroidie au fil des milliards d’années.
Une planète minuscule, mais un changement de taille
Mercure intrigue les planétologues depuis longtemps. Elle ne représente qu’environ un tiers de la taille de la Terre, mais son noyau métallique occupe une proportion gigantesque de son volume. Comprendre comment sa taille a évolué permet de remonter à ce qui s’est joué dans ses profondeurs, alors que le système solaire était encore jeune.
Une étude récente publiée dans la revue scientifique Geophysical Research Letters estime que Mercure se serait contractée de 10 à 30 % de plus que ce que les précédents calculs laissaient penser. Concrètement, cela signifie que son diamètre aurait diminué d’environ 19 kilomètres depuis sa formation.
En tenant compte de ces nouvelles données, Mercure apparaît comme une planète bien plus « fripée » qu’on ne l’avait mesuré jusqu’ici, signe d’un refroidissement interne plus marqué.
Pour une planète déjà minuscule, perdre près de 20 kilomètres de diamètre n’a rien d’anecdotique. Cette contraction est la signature directe de l’énergie qui s’évacue depuis l’intérieur de la planète vers l’espace, entraînant un resserrement global de sa structure.
Une surface cabossée qui masque l’histoire de Mercure
Le problème, pour les scientifiques, vient du fait que cette contraction laisse des traces à la surface, mais que celles-ci ont été en partie effacées par d’autres phénomènes. Depuis des milliards d’années, Mercure subit en effet un bombardement continu d’astéroïdes et de débris rocheux. Chaque impact creuse de nouveaux cratères, soulève et redépose des matériaux, recouvrant les structures plus anciennes.
Le planétologue Gaku Nishiyama, du Centre aérospatial allemand (DLR), cité par The Daily Galaxy, rappelle à quel point ces indices sont cruciaux :
« Comme l’évolution de Mercure est dominée par son refroidissement, la quantité de contraction — indicateur du degré de refroidissement — est l’une des observations les plus importantes à comparer aux modèles pour estimer son scénario d’évolution », explique-t-il.
Les chercheurs ont utilisé les données collectées par la sonde MESSENGER de la NASA, qui a observé Mercure en détail de 2011 à 2015. Ils ont recoupé deux types de cartes : celles qui recensent les structures géologiques liées à la contraction (falaises, escarpements, reliefs compressifs) et celles qui mesurent la rugosité de la surface.
Résultat : certaines régions parmi les plus rugueuses montrent paradoxalement moins de traces visibles de rétrécissement. Les scientifiques en déduisent qu’une partie des marques laissées par la contraction a été recouverte par des éjectas de cratères et des dépôts d’impact plus récents.
Une partie de l’« archive » géologique de la contraction de Mercure serait cachée sous des couches de débris, ce qui aurait conduit à sous-estimer son rétrécissement global.
La surface de Mercure apparaît ainsi comme le résultat d’un double processus :
- des changements internes, liés au refroidissement et au resserrement du noyau et du manteau ;
- des changements externes, dus aux impacts qui remanient en permanence la croûte.
Pourquoi Mercure rétrécit depuis sa formation
La contraction d’une planète rocheuse se comprend physiquement assez simplement : en se refroidissant, l’intérieur perd de l’énergie, se densifie et occupe moins de volume. La croûte solide, trop rigide pour se contracter sans casser, se plisse alors, comme la peau d’un fruit qui se dessèche.
Selon un communiqué de l’American Geophysical Union, un degré de contraction plus élevé que prévu suggère que l’intérieur de Mercure pourrait être différent de ce que les modèles actuels décrivent. Les chercheurs envisagent notamment :
- un noyau métallique encore plus volumineux que ce que l’on pensait ;
- une moindre proportion d’éléments légers (comme le silicium) mélangés à ce noyau.
Une telle composition accentuerait le contraste entre le noyau et le manteau rocheux, et pourrait expliquer pourquoi la planète s’est contractée autant.
« L’intérieur de Mercure refléterait sa formation », insiste Nishiyama, pour qui la structure profonde de la planète enregistre les conditions qui régnaient au moment où le système solaire s’est mis en place.
Comprendre cette structure permettrait donc de trancher entre plusieurs scénarios de naissance de Mercure : planète partiellement « épluchée » par un impact géant, corps formé dans une zone très chaude près du Soleil, ou résultat de processus d’accrétion particuliers à cette région interne du système solaire.
BepiColombo, la mission qui doit affiner le portrait de Mercure
Pour aller plus loin, la communauté scientifique attend beaucoup de la mission BepiColombo, pilotée par l’Agence spatiale européenne (ESA) en coopération avec l’agence spatiale japonaise. Après près de huit ans de voyage, la sonde a entamé sa phase d’arrivée autour de Mercure et doit fournir des images beaucoup plus détaillées que celles de MESSENGER.
BepiColombo a plusieurs objectifs clés :
- repérer des cratères d’impact plus petits que ceux observés jusqu’ici ;
- cartographier finement les rides et escarpements liés à la contraction ;
- mesurer avec précision la topographie grâce à des instruments de télémétrie laser.
Ces mesures permettront d’identifier des structures trop fines ou trop peu contrastées pour avoir été correctement détectées dans les données de MESSENGER. La précision accrue des reliefs donnera aussi aux chercheurs un meilleur accès à la « mémoire » géologique de la planète.
« Restez attentifs aux futures mesures de topographie de BepiColombo », prévient Nishiyama, qui souligne que les données laser de la mission permettront de mieux chiffrer la contraction planétaire.
Les scientifiques espèrent que ces observations mettront fin au débat sur l’ampleur réelle du rétrécissement de Mercure et sur la chronologie de son refroidissement, depuis les débuts du système solaire jusqu’à aujourd’hui.
Ce que cela change pour la compréhension des planètes rocheuses
Mercure sert de laboratoire naturel pour tester les théories sur la formation des planètes telluriques, ces mondes rocheux qui incluent aussi la Terre, Vénus et Mars. Une contraction plus forte que prévu oblige à revoir les modèles d’évolution thermique appliqués à ces corps.
Pour les chercheurs, ces résultats ont plusieurs implications :
| Enjeu scientifique | Impact des nouvelles données sur Mercure |
|---|---|
| Formation des noyaux métalliques | Suggère un noyau très massif et pauvre en éléments légers, ce qui restreint les scénarios possibles de formation |
| Refroidissement des planètes rocheuses | Indique que le rythme et l’ampleur de la contraction peuvent être plus importants qu’attendu pour certains mondes |
| Lecture des surfaces planétaires | Montre que le bombardement d’impacts peut masquer une grande partie de l’histoire interne d’une planète |
Ces questions intéressent aussi l’étude des exoplanètes rocheuses, détectées autour d’autres étoiles. Même si elles ne peuvent pas être observées avec le même niveau de détail, les lois physiques qui régissent leur refroidissement et leur contraction restent les mêmes. Affiner le cas de Mercure aide donc indirectement à interpréter les mondes lointains révélés par les télescopes.
Que font les scientifiques en France sur Mercure et les planètes rocheuses ?
En France, plusieurs laboratoires de planétologie et de géophysique, rattachés au CNRS, aux universités ou au Centre national d’études spatiales (CNES), travaillent sur l’intérieur des planètes rocheuses, y compris Mercure. Les chercheurs français participent à des missions internationales comme BepiColombo, en concevant des instruments, en modélisant les intérieurs planétaires ou en interprétant les données.
Ils développent par exemple des modèles de structure interne pour :
- tester différents scénarios de composition du noyau et du manteau ;
- reconstituer l’histoire thermique des planètes à partir des reliefs observés ;
- comparer Mercure avec la Terre, Vénus et Mars pour comprendre ce qui les différencie autant.
Ces travaux servent aussi à mieux cerner le comportement du noyau terrestre, bien que celui-ci soit plus complexe et plus massif que celui de Mercure. Les mêmes outils de calcul ou de modélisation peuvent être adaptés d’une planète à l’autre, en tenant compte des particularités de chacune.
Quelques notions pour comprendre la contraction d’une planète
La contraction planétaire repose sur quelques principes physiques simples, que les études sur Mercure permettent d’illustrer concrètement :
Sur Mercure, ces structures prennent souvent la forme de « lobes » ou de grandes falaises courbes, qui peuvent s’étendre sur des centaines de kilomètres. Leur hauteur, leur longueur et leur répartition servent de base aux calculs qui aboutissent aux estimations de plusieurs dizaines de kilomètres de diamètre perdus.
À l’avenir, les données plus fines de BepiColombo devraient permettre de préciser la chronologie de ces reliefs : lesquels se sont formés tôt, dans un passé encore proche de la formation de la planète, et lesquels traduisent un refroidissement plus tardif. Cette échelle de temps est essentielle pour estimer à quel rythme Mercure a perdu son énergie interne, et donc pour mieux comprendre l’histoire thermique des mondes rocheux voisins de la Terre.
