Mercure possède bien une ceinture de radiations formée d’électrons énergétiques. Son existence restait discutée depuis les premières mesures de Mariner 10 dans les années 1970. Une nouvelle analyse montre désormais une structure en anneau autour de la planète, dont la stabilité dépend directement de l’intensité du vent solaire que reçoit la planète.
Les ceintures de radiations sont des régions où des particules chargées restent piégées par un champ magnétique. Elles entourent notamment la Terre. Mercure dispose cependant d’une magnétosphère beaucoup plus petite, c’est-à-dire la zone dominée par son champ magnétique. Cette taille réduite rendait la présence durable d’une telle ceinture incertaine.
Distributions et configuration du champ magnétique sous différentes pressions du vent solaire.
L’équipe a combiné des mesures indirectes de la sonde MESSENGER, des méthodes statistiques, des simulations de particules et des modèles physiques. MESSENGER a étudié Mercure entre 2011 et 2015. Ses instruments ne mesuraient pas directement tous les électrons énergétiques, mais leurs effets permettaient d’en reconstituer la présence et la répartition.
Les résultats révèlent des populations d’électrons capables de tourner de manière stable autour de Mercure. Cette ceinture apparaît environ la moitié du temps lorsque la planète se trouve près de l’aphélie, le point le plus éloigné du Soleil. Sa durée de vie reste souvent inférieure à 8 ou 12 heures, mais elle peut parfois persister plusieurs jours terrestres.
Le vent solaire contrôle fortement cette stabilité: ce flux de particules provenant du Soleil comprime et agite la magnétosphère. Lorsque son action reste faible, les électrons demeurent piégés plus longtemps. Quand elle devient forte, leurs trajectoires se séparent près de l’équateur magnétique. Les particules s’échappent alors rapidement de la ceinture.
L’orbite très elliptique de Mercure accentue ce phénomène. La planète subit une pression du vent solaire différente selon sa distance au Soleil. Près du périhélie, son point le plus proche du Soleil, les pertes d’électrons augmentent. Près de l’aphélie, la présence d’une ceinture devient plus probable et plus stable.
Cette découverte fait de Mercure un laboratoire naturel pour étudier les ceintures de radiations dans des conditions extrêmes. La mission BepiColombo, qui doit commencer ses observations scientifiques autour de Mercure en 2027, pourra examiner cette structure avec deux sondes et des instruments plus adaptés aux particules énergétiques.