Mercure a rétréci, et bien plus que ne le laissaient croire les traces visibles à sa surface.
La planète la plus proche du Soleil se refroidit depuis sa formation, il y a environ 4,5 milliards d’années. En perdant sa chaleur interne, son volume diminue progressivement. Sa surface rocheuse doit alors s’adapter à un globe devenu plus petit : elle se plisse, se fracture et forme de longues falaises. Ces reliefs gardent donc une trace du rétrécissement de Mercure.
Vue d'un grand escarpement formé par une faille sur Mercure, attribué au rétrécissement du noyau de la planète.
Crédit : NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington
Ces marques devraient être assez largement réparties. Or, certaines régions de Mercure en présentent beaucoup moins que d’autres. Pour mesurer ce phénomène, les scientifiques cartographient ces plis et falaises, puis calculent la quantité de terrain qui a été comprimée.
Les chercheurs ont constaté que les terrains les plus accidentés contiennent moins de traces visibles de compression.
Les cratères fournissent une explication concrète. Lorsqu’un gros objet frappe Mercure, l’impact projette d’énormes quantités de roches autour du point de collision. Ces débris retombent sur le sol et créent une couche irrégulière. Des plis et des falaises plus anciens peuvent alors se retrouver partiellement enterrés, donc devenir difficiles à reconnaître sur les images et les cartes du relief.
Le phénomène apparaît notamment autour du cratère Rachmaninoff. Les marques liées au rétrécissement deviennent moins nombreuses dans les terrains recouverts par les débris de l’impact. En corrigeant ce biais à l’échelle de Mercure, l’équipe estime que la contraction a été sous-évaluée de 10 à 30 %. La diminution du rayon pourrait atteindre environ 11,6 km, soit environ 23 km sur le diamètre.
Cette différence compte pour comprendre l’intérieur de la planète. La quantité de contraction dépend de la chaleur perdue au cours du temps et de la composition interne de Mercure. Une contraction plus forte rapproche aussi davantage les observations des valeurs prévues par les modèles physiques. Le chiffre de 11,6 km pourrait encore rester inférieur à la contraction réelle.
Les données utilisées proviennent principalement de la sonde MESSENGER de la NASA, dont la mission s’est achevée en 2015. Elles permettent surtout d’étudier avec fiabilité les reliefs dépassant environ 5 km. Des structures plus petites peuvent donc encore échapper aux cartes actuelles.
De nouvelles mesures doivent bientôt améliorer cette estimation. La mission européenne et japonaise BepiColombo doit étudier Mercure depuis son orbite avec des instruments capables d’examiner son relief plus finement. Son altimètre laser BELA pourra notamment mesurer les irrégularités du terrain à une échelle plus précise et rechercher d’autres traces de contraction aujourd’hui difficiles à détecter.