Les géologues Kelsey Crane et Christian Klimkzak de l'Université de Géorgie (USA) ont estimé le taux de refroidissement de Mercure et le temps pendant lequel la planète la plus petite et la plus proche du Soleil dans le système solaire a acquis sa taille actuelle. L'étude est publiée dans la revue Geophysical Research Letters et est brièvement rapportée sur les blogs de l'American Geophysical Society.
Le mercure est environ 20 fois plus léger et plus petit que la Terre, la densité moyenne est à peu près la même. L'année sur Mercure dure 88 jours.
Mercure diffère des autres planètes du système solaire par son grand noyau métallique - il représente 85% du rayon de ce corps céleste. En comparaison, le noyau terrestre ne fait que la moitié de son rayon. Contrairement à Vénus et Mars, Mercure, comme la Terre, a sa propre magnétosphère, pas une magnétosphère induite.
La station spatiale MESSENGER (MErcury Surface, Space Environment, GEochemistry) a découvert de nombreux plis, courbures et failles à la surface de Mercure, ce qui permet une conclusion sans ambiguïté sur l'activité tectonique de la planète, du moins dans le passé. La structure de la croûte externe, selon les scientifiques, est déterminée par des processus physiques se produisant à l'intérieur de la planète, en particulier la diffusion thermique du manteau et, probablement, la génération d'un champ magnétique.
Une image compilée de Mercure à partir des images Mariner 10. Image: NASA
Les premières données indiquant que la taille de Mercure changeait ont été reçues par la station spatiale Mariner 10. À la surface de la planète, des escarpes ont été trouvées - des falaises hautes et étendues. Les scientifiques ont suggéré qu'ils provenaient du refroidissement de Mercure, à la suite de quoi la croûte d'une petite planète, de taille réduite, s'est déformée. Cependant, ce n'est que maintenant que les géologues ont pu estimer quand et à quelle vitesse ces processus ont eu lieu.
Les données sur les cratères obtenues par la station MESSENGER ont aidé. Les géologues estiment que la contraction mondiale de la planète a commencé il y a plus de 3,85 milliards d'années. Depuis lors, la surface de Mercure s'approche de son centre à un rythme de 0,1 à 0,4 millimètre par an.
La réduction de la planète ralentit progressivement et est désormais presque imperceptible. Au total, le rayon de Mercure a diminué de plus de cinq kilomètres.
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Les chercheurs pensent que Mercure a commencé à se contracter après le bombardement de météorites, qui s'est terminé il y a 3,8 milliards d'années et a duré 400 millions d'années. Pendant ce temps, de nombreux cratères d'impact sont apparus sur Mercure, Vénus, Terre, Lune et Mars. Les raisons du cataclysme ne sont pas claires. Probablement, cela a été causé par un changement d'orbites par des géantes gazeuses ou une sorte de perturbation gravitationnelle à la périphérie du système solaire, à la suite de laquelle de nombreuses comètes et astéroïdes se sont précipités vers son centre. Leurs coups réchauffèrent Mercure.
L'âge des cratères sur Mercure a été estimé en utilisant la méthode utilisée pour déterminer le moment de la formation des formations géologiques sur la Lune. Plus le cratère se dégrade et plus il est sombre à cause de la poussière qui l'a recouvert, plus il est vieux. Cette méthode visuelle a fait ses preuves dans la datation des cratères sur la Lune, confirmée par les résultats de l'analyse radio-isotopique d'échantillons de sol livrés sur Terre dans le cadre du programme lunaire habité américain Apollo.
Les cratères de Mercure, étudiés par des spécialistes, dépassent 20 kilomètres de diamètre. Au total, plus de six mille caractéristiques des formations géologiques ont été analysées, dont beaucoup n'avaient pas été étudiées auparavant. La plupart des caractéristiques, mais pas toutes, se sont avérées être associées à la contraction globale de Mercure. Les anciens cratères, en règle générale, croisent des failles, ce qui signifie que ces cratères sont apparus avant même que la planète ne commence à se contracter. Les jeunes cratères ne sont le plus souvent pas affectés par les failles.
Les scientifiques conviennent que Mercure reste une excellente plateforme pour tester les modèles de formation et d'évolution des planètes terrestres. Le corps céleste est toujours en train de changer, bien que l'activité tectonique y ait presque cessé et que le champ magnétique s'affaiblisse de plus en plus. Vénus et Mars n'ont pas eu leur propre champ magnétique depuis longtemps, l'activité tectonique sur Vénus n'a pas encore eu le temps d'émerger, et Mars est probablement déjà terminée.
Cratère d'Apollodorus et sillons du Panthéon. Image: NASA
De plus, l'une des dernières simulations de la formation de corps célestes du groupe terrestre à partir du disque protoplanétaire autour du Soleil a montré que Mercure n'aurait pas du tout dû surgir. Les astronomes ont exécuté le modèle 110 fois dans le cadre du problème du N-corps, pour lequel plus d'une centaine de gros embryons planétaires et environ six mille planétésimaux ont été utilisés. La plupart des lancements ont pu reproduire la naissance de Vénus et de la Terre, tandis que Mercure et Mars se sont formés dans seulement neuf cas.
En règle générale, la planète la plus proche du luminaire était formée à une distance de 0,27 à 0,34 unité astronomique de l'étoile, avec une petite excentricité (le paramètre décrivant l'allongement de l'orbite), et était environ cinq fois plus légère que la Terre. La planète s'est formée principalement à partir de la matière des embryons, et cela a pris dix millions d'années.
Seules deux stations ont exploré Mercure en détail - Mariner 10 et MESSENGER. En 2018, le Japon et l'UE prévoient d'envoyer une troisième mission à Mercury, BepiColombo, à partir de deux stations. Premièrement, MPO (Mercury Planet Orbiter) compilera une carte multi-longueurs d'onde de la surface d'un corps céleste. Le second, un MMO (Mercury Magnetospheric Orbiter), explorera la magnétosphère. Il faudra beaucoup de temps pour attendre les premiers résultats de la mission - même si le lancement a lieu en 2018, la station n'atteindra Mercure qu'en 2025.
Andrey Borisov