Mercure possède un noyau métallique occupant jusqu'à 85 % de son rayon. Aujourd'hui, une analyse poussée de la morphologie du champ magnétique de Mercure a permis de caractériser la structure de son noyau, jusqu'alors inconnue.
Mercure, photographiée par la sonde Messenger.
© NASA / JHU Applied Physics Lab / Carnegie Inst. Washington
Le champ magnétique de Mercure présente globalement une structure axisymétrique, alignée sur l'axe de rotation de la
planète. Il y a également des structures de plus petites échelles spatiales qui sont visibles, notamment près des pôles de la planète. Sur Terre, de telles structures existent aussi. Elles sont reliées à la nature même des mouvements générant le
champ géomagnétique, à l'intérieur du noyau
liquide. Ceux-ci s'organisent schématiquement le long de tubes, ou cylindres, parallèles à l'axe de rotation, et allant d'un hémisphère à l'autre. Le noyau
interne, solide, constitue un obstacle
physique à ces cylindres. Ils sont tangents à la partie solide, et il y a deux zones polaires au sein desquelles de tels mouvements ne vont pas d'un hémisphère à l'autre. Au bord de ces zones, les mouvements vont avoir tendance à concentrer (ou à les éloigner, selon le sens du mouvement) les lignes du champ magnétique. On peut ainsi 'voir' le rayon de la
graine en regardant à quelle
latitude ces structures caractéristiques sont présentes.
Nous observons à la surface de Mercure une signature similaire mais plus faible que dans le cas de la Terre, au moins
autour du
pôle nord de la planète. Ces structures caractéristiques sont présentes à une colatitude d'environ 25°. Pour interpréter cette signature en termes de structure interne, il est nécessaire d'y combiner des hypothèses sur la composition du noyau et son
degré de stratification. Le noyau interne de Mercure a un rayon qui pourrait être compris entre 500 et 660 km, pour une épaisseur correspondante de la couche stratifiée variant de 880 à 500 km.
Vue polaire de l'hémisphère nord du champ magnétique radial non-axisymétrique à la surface du noyau de Mercure. Les lettres indiquent l'emplacement de zones où les lignes de champ sont concentrées (B et D) ou éloignées (A et C). Elles sont localisées à une colatitude moyenne de 25°.
La figure centrale associe chaque lettre à une cellule de convection. La figure de droite schématise la structure interne de Mercure, avec des mouvements convectifs axiaux localisés dans la zone comprise entre la graine solide et la zone stratifiée du noyau, qui est sous le manteau. Ces mouvements concentrent ou diffusent les lignes de champ à la surface du noyau.
© Wardinski I. / Amit H. / Langlais B. / Thébault E. / Beaunay S.
En savoir plus:
The internal structure of Mercury's core inferred from magnetic observations - Journal of Geophysical Research - Planets, 126.
Ingo Wardinski, Hagay Amit, Benoit Langlais et Erwan Thébault.
https://doi.org/10.1029/2020JE006792
Contacts:
- Ingo Wardinski - Institut Terre et
Environnement de Strasbourg (ITES) / EOST - Ingo.wardinski at unistra.fr
- Benoit Langlais - Laboratoire de Planétologie et Géodynamique (LPG) / OSUNA - benoit.langlais at univ-nantes.fr
- Erwan Thébault - Laboratoire Magma et Volcans (LMV) / OPGC - erwan.thebault at uca.fr