Mercure, la plus petite planète de notre système solaire (bien que les partisans de Pluton puissent en penser autrement), se rétrécit jour après jour. En réalité, elle se dessèche lentement depuis sa formation il y a environ 4,5 milliards d’années. Une nouvelle analyse de son rétrécissement, ou de sa « contraction radiale », remet en cause des estimations antérieures.
Les résultats, publiés aujourd’hui dans la revue Geophysical Research Letters, suggèrent que Mercure s’est rétractée d’environ 10% à 30% de plus que ce que les études précédentes avaient conclu. Cette nouvelle estimation équivaut à une perte d’environ 12 miles (19 kilomètres) de diamètre total depuis la formation de la planète.
« La contraction radiale de Mercure rapportée dans les travaux antérieurs a été sous-estimée en raison d’un manque de prise en compte des géologies récentes », a déclaré à Gizmodo par courriel Gaku Nishiyama, scientifique planétaire au Centre spatial allemand (DLR), Institut de Recherche spatiale. Par « géologies récentes », Nishiyama entend des cratères d’impact géologiquement jeunes et leurs débris éjectés, qui peuvent masquer les signes du rétrécissement de la planète.
« Notre étude a résolu ce point pour la première fois en utilisant la rugosité de surface de Mercure [pour] estimer avec succès combien de contraction radiale avait été manquée dans les travaux précédents », a-t-il expliqué.
Le rétrécissement de Mercure
Avant que les planètes de notre système solaire ne prennent forme, le Soleil était entouré d’un disque plat et en rotation de gaz et de poussière. Au fil du temps, la gravité a rassemblé ce matériau en amas, et les huit planètes que nous connaissons aujourd’hui sont nées. Mercure, planète rocheuse la plus proche du Soleil, a grandi à force de collisions d’astéroïdes avec sa surface.
L’énergie cinétique de ces impacts violents s’est transformée en chaleur, et la petite planète se refroidit depuis lors. À mesure que Mercure s’est refroidie, son intérieur s’est rétracté, comme un raisin qui se ratatine en raisin sec. En effet, tout comme un raisin, la surface de Mercure est couverte de rides — des reliefs tectoniques tels que des falaises et des arêtes. Les scientifiques étudient depuis longtemps ces rides pour estimer dans quelle mesure la taille de la planète a changé depuis sa formation.
Parce que Mercure se refroidit de manière assez homogène à travers tout son intérieur (du moins, cela devrait être le cas), les chercheurs s’attendaient à ce que les rides soient réparties assez uniformément sur sa surface. Mais ce n’est pas le cas. Nishiyama et ses collègues se sont demandé si cela pouvait être dû au fait que certaines d’entre elles sont obscurcies par des événements de resurfacing, tels que des impacts d’astéroïdes qui créent des cratères et dispersent des débris à travers le paysage mercurien.
Pour tester cette hypothèse, les chercheurs ont créé une carte mondiale de la rugosité de Mercure — qui sert de proxy pour la fraîcheur géologique — par rapport aux cartes précédentes de ses rides. Ils ont constaté que les zones les plus rugueuses de Mercure (là où le terrain avait été le plus modifié par des événements de resurfacing) présentaient le moins de rides visibles, ce qui suggère que leur hypothèse était correcte.
« Je m’attendais à ce qu’il y ait quelques corrélations, mais une corrélation aussi nette dépassait largement mes attentes », a déclaré Nishiyama.
Son équipe a ensuite utilisé la contraction nécessaire pour former des rides dans les zones moins rugueuses afin d’estimer l’ampleur du rétrécissement à l’échelle de la planète entière, y compris sous les zones rugueuses. En tenant compte de ces zones auparavant négligées, ils ont trouvé un rétrécissement entre 10% et 30% plus important au cours de la vie de Mercure que ce que les études précédentes avaient estimé. Les chercheurs estiment que la contraction radiale totale de la planète se situe autour de 4,3 à 7,2 miles (6,9 à 11,6 kilomètres).
Ce qui se trouve à l’intérieur compte
Ces chiffres réactualisés devraient aider les chercheurs à mieux comprendre ce qui se passe sous la surface de Mercure, éclairant la manière dont les planètes rocheuses se forment et évoluent. Bien que Nishiyama ait souligné que démêler les nombreux paramètres de l’intérieur de Mercure n’est pas chose aisée, les résultats de son équipe suggèrent que son évolution a commencé à une température plus élevée et avec des concentrations moindres d’éléments plus légers au sein du noyau, aboutissant à un noyau plus volumineux.
Cependant, les nouvelles découvertes pourraient encore sous-estimer le rétrécissement de Mercure, selon Nishiyama. Elles reposent sur les données de la mission MESSENGER de la NASA, qui mesurait de manière fiable uniquement des caractéristiques supérieures à environ 3 miles (5 kilomètres) de large. Lorsque BepiColombo, une mission conjointe entre l’Agence spatiale européenne et l’Agence japonaise d’exploration spatiale (JAXA), atteindra Mercure en novembre, elle collectera des relevés de surface à résolution plus élevée. Cela pourrait révéler les caractéristiques de sa surface avec un niveau de détail sans précédent.
Entre-temps, l’approche de Nishiyama pourrait aussi aider à affiner les estimations du rétrécissement de la Lune. Oui, le satellite de la Terre se rétrécit lui aussi.
« Dans le cas de la Lune, la contraction radiale antérieure est inférieure à 1 km (0,6 miles) et ne devient jamais compatible avec les modèles d’évolution thermique. Mais la rugosité lunaire est généralement bien plus élevée que celle de Mercure, ce qui signifie que nous avons manqué davantage de structures de raccourcissement sur la Lune que sur Mercure », a expliqué Nishiyama. « L’extension de notre étude sera utile pour s’attaquer à ce problème également. »
