Sciences & Techniques: Mercure sous le vent solaire

« D'après ces données, l'activité géologique de Mercure serait arrêtée en quelques centaines de millionsd'années.

Ce qui semble inconciliable avec le maintien d'une composante liquide du noyau ! Notonscependant que nos connaissances actuelles sur Mercure sont comparables à celles dont on disposait surMars avant la mission Mariner-9… Laquelle a révélé les grandes structures volcaniques et tectoniques decette planète.

Ce qui différencie principalement Mercure de la Lune, c'est le faible écart d'albédo entre lesterrains anciens (19 %) et jeunes (13 %) : on attribue à une origine volcanique de la plus grande partie dela surface.

Des structures d'effondrement sont par ailleurs observées pour des cratères beaucoup plus petits que sur la lune, en raison de la forte gravité . La surface de Mercure, comme celle de tous les corps sans atmosphère du système solaire, est très certainement recouverte d'unecouche de débris de plusieurs mètres d'épaisseur.

ce régolite, comme on le qualifie, serait formé par quatre milliards d'annéesd'impact de corps météoritiques.

Les mesures polarimétriques effectuées depuis la Terre confirment cette hypothèse.

En effet, lescratères les plus jeunes, tout comme sur la Lune, ont des caractéristiques qui leur sont propres (rayons, albédo) ; ils sont entourés derayons plus clairs.

Le vieillissement des sols modifie profondément ces caractéristiques optiques.

Il s'opère sous l'action des flux departicules solaires et de micrométéorites. Des zones extrêmement brillantes (jusqu'à 45 % d'albédo), observées autour de certains cratères n'ont pas d'équivalent sur la Lune (oùl'albédo atteint au maximum 30 %).

Leur origine reste très mal comprise : s'agit-il d'altérations d'origine volcanique, de matériaux ayantsubi d'importants chocs… ? La question reste ouverte.

On sait néanmoins que l'environnement de Mercure est particulièrement violent.Les températures de surface y atteignent 700 K, et les flux de particules y sont jusqu'à 10 fois plus intenses que sur la Lune.

Ons'attend donc à ce que le régolite soit pulvérisé en une poussière très fine, riche en composants vitreux, très endommagée par les ionsdu vent solaire.

Un tel matériau, totalement dépourvu d'eau, constituerait un isolant thermique et électrique remarquable. Comme nous l'avons déjà évoqué, la découverte d'un champ magnétique dipolaire, même faible, constitua la grande surprise de lamission Mariner-10.

Il est en effet suffisamment intense pour former, tout autour de la planète, la plus étrange des magnétosphères. De fait, notre système est balayé par le vent solaire – un flux d'électrons et de protons s'échappant de notre astre à une vitesse de 200 à 800 km/s.

Lorsqu'il rencontre une planète pourvue d'un champ magnétique, ce vent solaire déforme son environnement ionisé.

Il créeainsi une zone que l'on qualifie de magnétosphère.

Celle-ci comporte des régions aux caractéristiques bien définies : unemagnétopause (limite externe de la magnétosphère), une onde de choc, et une queue. Avant Mariner-10, toutes les magnétosphères que l'on connaissait – celles de la Terre , de Jupiter ou de saturne – se situaient à une altitude d'au moins 10 rayons planétaires.

Sur Mercure, le flux et la pression magnétique du vent solaire sont en moyenne 7 fois plusgrands que pour la terre.

Le champ magnétique y est par ailleurs cent fois plus faible.

Les principales zones de contacts (onde dechoc, magnétopause) sont ainsi bien plus proches de la surface de la planète. L'orbite de Mercure, nous l'avons dit, présente une forte excentricité.

Du point le plus proche du soleil (périhélie) à celui qui en est leplus éloigné (aphélie), la pression magnétique du vent solaire varie ainsi d'un facteur 2,3.

Or ce vent est lui-même sujet à d'importantesfluctuations.

D'où les multiples formes que peut prendre la " coquille magnétique " de la planète… En période de vent solaire lent, les pôles constituent les points faibles de ce bouclier.

Dans ces zones, le champ magnétique plongevers le noyau de la planète, perpendiculairement à sa surface.

Les particules énergétiques peuvent ainsi atteindre la surface de Mercure : elles y créent des phénomènes analogues à nos aurores boréales.

Au périhélie, où le flux solaire est 10 fois plus grand qu'ilne l'est sur Terre, et en période de vent solaire rapide, la magnétopause pourrait être repoussée jusqu'à la surface même de Mercure.Elle occuperait alors la majeure partie de la face éclairée par le Soleil, qui serait ainsi directement exposée au vent solaire. Mercure n'a pas d'atmosphère, et de ce fait pas d'ionosphère.

Or celle-ci, quand elle existe, constitue un excellent conducteur.

Ellejoue un rôle fondamental dans la circulation des courants électriques, à grande échelle, de la magnétosphère.

D'elle dépend la misene circuit fermé des électrons et des ions issus du vent solaire.

Comment les choses se passent-elles donc sur Mercure ? Le sol dela planète est couvert d'un régolite de très faible conductivité : les courants magnétosphériques se ferment-ils dans un sous-sol quiserait meilleur conducteur ? La sonde Mariner-10 n'a pas résolu ce problème. Des aurores boréales sont couramment observées sur Mercure, dans la lumière des raies d'émission du sodium.

Leurs mécanismessont similaires à ceux qui, sur Terre, portent le nom de sous-orages.

On les explique par une accumulation d'énergie magnétique dansla queue de la magnétosphère, suivie d'une " reconnection " des lignes de champ.

Ce phénomène, violent, conduit à l'accélération departicules énergétiques.

Une partie d'entre elles, guidées par les lignes de champ, précipitent vers les régions polaires de la planète. Du sodium est alors produit par pulvérisation ionique des minéraux de surface. Ces phénomènes auroraux participent à la formation, autour de Mercure, d'une " exosphère " très ténue de particules sans cesserenouvelées, qui s'échappent en quelques semaines.

Leur stock se reconstitue à partir du vent solaire, ou lors des sous-orages quenous venons d'évoquer.

La magnétosphère se remplirait ainsi de particules ionisées.

Leur variété devrait témoigner de la compositionde la surface de la planète, d'où elles ont été arrachées.

Outre de l'hydrogène et de l'hélium, on s'attend donc à trouver du néon, del'argon, de l'oxygène, du fer, etc.

seule la mesure in situ de l'abondance des différentes espèces d'ions permettra de trancher laquestion. Dans les décennies à venir, Mercure constituera sans doute l'un des objectifs prioritaires de l'exploration planétaire.

Elle représente,nous l'avons vu, un terme extrême du processus d'accrétion.

Sa composition chimique peut donc nous renseigner sur lescaractéristiques des zones les plus internes de la nébuleuse primitive.

En outre, sa magnétosphère constitue un laboratoire idéal pourtester les modèles dans des conditions extrêmes.. »