La planète Mercure, la planète la plus proche de notre Soleil, est quelque chose d'un exercice dans les extrêmes. Les jours durent plus longtemps que les années et à tout moment, son côté exposé au soleil est brûlant tandis que son côté sombre est glacial. C'est aussi l'une des planètes les moins comprises de notre système solaire. Bien qu'il s'agisse d'une planète terrestre (c'est-à-dire rocheuse) comme la Terre, Vénus et Mars, il a un rapport fer/roche significativement plus élevé que les autres.

Depuis des décennies, la théorie la plus largement acceptée pour cela était que Mercure a subi un impact massif dans le passé qui a fait perdre à la planète une grande partie de son manteau rocheux. Cependant, selon une nouvelle étude menée par une équipe de scientifiques du Centre d'astrophysique théorique et de cosmologie (CTAC) de l'Université de Zurich, La nature mystérieuse de Mercure peut en fait être le résultat de multiples collisions avec des objets géants.

Pour le plaisir de leur étude, intitulé "Former du mercure par des impacts géants, " La chef d'équipe Alice Chau et ses collègues (qui sont tous membres de l'Institute for Computational Science du CTAC) ont examiné les diverses raisons pour lesquelles Mercure a la densité et le rapport fer/roche qu'il a. En fin de compte, ils ont examiné tous les scénarios possibles pour déterminer lequel était le plus probable.

Pour le décomposer, Mercure est resté un mystère pour les astronomes car il est beaucoup plus métallique que ses voisins. Tout comme la Terre, Vénus et Mars, Mercure est une planète terrestre, ce qui signifie qu'il est composé de minéraux et de métaux de silicate qui se différencient en un noyau de fer et un manteau et une croûte de silicate. Mais contrairement aux autres planètes rocheuses du système solaire, le fer représente une quantité disproportionnée de la planète.

Non seulement le noyau de Mercure a une teneur en fer plus élevée que toute autre planète majeure du système solaire, mais en fonction de sa densité et de sa taille, les géologues estiment que le noyau de Mercure occupe environ 42 % de son volume, contre 17 % pour la Terre. La raison en reste inconnue, mais de nombreuses théories ont été avancées au fil des ans. Comme Chau l'a dit à l'univers Today par e-mail, ces théories peuvent être divisées en deux catégories :

Soit Mercure a acquis son gros noyau de fer dès le début, dans la nébuleuse/disque solaire. Près du Soleil, certains mécanismes auraient pu être plus efficaces pour séparer les métaux et les roches (en raison de leur température de condensation différente, ou propriétés conductrices, ou leur équilibre entre la force de traînée et la gravité), ce qui entraînerait plus de métaux vers l'intérieur et des roches vers l'extérieur. Le mercure se formerait alors à un endroit plus riche en métaux que dans le reste du disque. ii) soit elle a formé un noyau similaire en rapport de masse à celui des autres planètes telluriques mais a perdu une partie de son manteau dans les derniers stades de sa formation, comme dans un impact géant ou par évaporation (et le manteau de vapeur serait emporté par les vents solaires)."

La deuxième possibilité, où Mercure a perdu une grande partie de son manteau en raison de l'évaporation ou d'un impact massif, reste le plus largement accepté par la communauté scientifique. En s'appuyant sur cela, Chau et ses collègues ont étudié les paramètres de collision standard (vitesse d'impact, rapport de masse, paramètre d'impact) et examiné quelle serait la composition probable d'un impacteur, ainsi que comment le refroidissement de Mercure par la suite jouerait un rôle.

Le but de ceci était de déterminer si la composition de Mercure était le résultat d'un seul, impact géant, ou plusieurs plus petits. Bien que les deux possibilités soient rares et nécessiteraient un ensemble unique de circonstances, Chau et ses collègues ont déterminé que l'un ou l'autre des scénarios d'impact pourrait expliquer la nature curieuse de Mercure. Comme elle l'a expliqué, leurs conclusions se résumaient à cinq points :

1. Un seul impact géant ou un impact hit-and-run nécessite un paramètre d'impact et une vitesse très ajustés pour reproduire la masse et la fraction massique de fer de Mercure. Il y a un espace de paramètres de possibilités un peu plus grand dans le scénario hit-and-run.
2. La composition de l'impacteur affecte la masse finale résultante et la distribution du fer après impact.
3. L'état de la cible avant l'impact affecte la masse finale résultante.
4. Un scénario de collisions multiples échappe au réglage fin des paramètres géométriques mais est contraint par le timing et par la composition riche en volatiles de la surface de Mercure.
5. La formation de Mercure par des impacts géants est faisable mais difficile.

En bref, ils ont découvert qu'il est possible que les deux scénarios puissent expliquer le rapport fer/roche élevé de Mercure, mais que les chances qu'ils se produisent ne sont pas grandes. Ceci est pris en charge, selon Chau, par le fait que peu d'exoplanètes analogues à Mercure ont été trouvées. A cet égard, tout ce qui a amené Mercure à devenir ce qu'il est peut être un événement relativement rare en ce qui concerne l'évolution des systèmes stellaires.

"Notre étude n'est pas la première à proposer des impacts géants pour expliquer le gros noyau de fer de Mercure, mais confirme qu'il faut des conditions assez spécifiques pour des impacts géants, " dit Chau. " Il semble que la formation de Mercure soit difficile. Dans un autre sens, c'est rassurant car on n'observe pas beaucoup d'exoplanètes de composition similaire à Mercure. Aussi, même s'il s'agit d'un événement rare, un seul impact est nécessaire."

Dans ce sens, les impacts géants pourraient être considérés comme des événements heureux et un rappel de la façon dont les systèmes planétaires sont chaotiques, Chau ajouté. Car non seulement ces types de collisions ont un impact profond sur les propriétés d'une planète (par exemple, le système Terre-Lune serait le résultat d'un impact géant), mais basé sur des relevés d'exoplanètes, de tels cas semblent également assez rares.

Peut-être que notre système solaire est unique à plusieurs égards, qui incluent l'émergence de la vie et la présence d'impacts géants qui ont fondamentalement modifié plusieurs de ses planètes. Puis encore, nous n'avons vraiment commencé qu'à gratter la surface en ce qui concerne les découvertes d'exoplanètes, et nous pouvons encore trouver de nombreuses planètes semblables à Mercure.