Comment explorer l'intérieur d'une planète sans jamais s'y poser ? Commencez par regarder la façon dont la planète tourne, puis mesurez comment votre vaisseau spatial l'orbite—très, très soigneusement. C'est exactement ce que les planétologues de la NASA ont fait, en utilisant les données de l'ancienne mission de l'agence à Mercure.

On sait depuis longtemps que Mercure et la Terre ont des noyaux métalliques. Comme la Terre, Le noyau externe de Mercure est composé de métal liquide, mais il n'y a eu que des indices que le noyau le plus intime de Mercure est solide. Maintenant, dans une nouvelle étude, des scientifiques du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Le Maryland a trouvé des preuves que le noyau interne de Mercure est en effet solide et qu'il a presque la même taille que le noyau interne de la Terre.

Certains scientifiques comparent Mercure à un boulet de canon car son noyau métallique remplit près de 85 % du volume de la planète. Ce gros noyau, énorme par rapport aux autres planètes rocheuses de notre système solaire, a longtemps été l'un des mystères les plus intrigants sur Mercure. Les scientifiques s'étaient également demandé si Mercure pouvait avoir un noyau interne solide.

Les découvertes du noyau interne solide de Mercure, décrit dans Lettres de recherche géophysique , ajoute certainement à une meilleure compréhension de Mercure, mais il y a des ramifications plus importantes. À quel point semblable, et combien différent, les noyaux des planètes peuvent nous donner des indices sur la formation du système solaire et sur l'évolution des planètes rocheuses au fil du temps.

"L'intérieur de Mercure est toujours actif, en raison du noyau en fusion qui alimente le faible champ magnétique de la planète, par rapport à la Terre, " dit Antonio Genova, professeur adjoint à l'Université Sapienza de Rome qui a dirigé les recherches à la NASA Goddard. "L'intérieur de Mercure s'est refroidi plus rapidement que celui de notre planète. Mercure peut nous aider à prédire comment le champ magnétique terrestre changera à mesure que le noyau se refroidit."

Pour comprendre de quoi est fait le noyau de Mercure, Genova et ses collègues devaient obtenir, métaphoriquement, plus proche. L'équipe a utilisé plusieurs observations du MESSENGER (Mercury Surface, Environnement spatial, GEochemistry and Ranging) pour sonder l'intérieur de Mercure. Les chercheurs ont regardé, le plus important, à la rotation et à la gravité de la planète.

Le vaisseau spatial MESSENGER est entré en orbite autour de Mercure en mars 2011, et a passé quatre ans à observer cette planète la plus proche de notre Soleil jusqu'à ce qu'elle soit délibérément ramenée à la surface de la planète en avril 2015.

Les observations radio de MESSENGER ont permis de déterminer les anomalies gravitationnelles (zones d'augmentations ou de diminutions locales de masse) et la localisation de son pôle de rotation, qui a permis aux scientifiques de comprendre l'orientation de la planète.

Chaque planète tourne sur un axe, également connu sous le nom de pôle. Mercure tourne beaucoup plus lentement que la Terre, avec son jour durant environ 58 jours terrestres. Les scientifiques utilisent souvent de minuscules variations dans la façon dont un objet tourne pour révéler des indices sur sa structure interne. En 2007, les observations radar faites depuis la Terre ont révélé de petits décalages dans la rotation de Mercure, appelées librations, cela prouvait qu'une partie du noyau de Mercure devait être du métal liquide en fusion. Mais les observations de la vitesse de rotation à elles seules n'étaient pas suffisantes pour donner une mesure claire de ce à quoi ressemblait le noyau interne. Pourrait-il y avoir un noyau solide tapi en dessous, se demandaient les scientifiques ?

La gravité peut aider à répondre à cette question. "La gravité est un outil puissant pour regarder l'intérieur profond d'une planète car elle dépend de la structure de densité de la planète, " a déclaré Sander Goossens, un chercheur Goddard qui a travaillé avec Genova sur cette étude.

Alors que MESSENGER tournait autour de Mercure au cours de sa mission, et s'est rapproché de plus en plus de la surface, les scientifiques ont enregistré comment le vaisseau spatial a accéléré sous l'influence de la gravité de la planète. La structure de densité d'une planète peut créer des changements subtils dans l'orbite d'un vaisseau spatial. Dans les dernières parties de la mission, MESSENGER a volé à environ 120 milles au-dessus de la surface, et moins de 65 milles au cours de sa dernière année. Les orbites finales à basse altitude ont fourni les meilleures données à ce jour, et a permis à Genova et à son équipe de faire les mesures les plus précises sur la structure interne de Mercure jamais prises.

Genova et son équipe ont mis les données de MESSENGER dans un programme informatique sophistiqué qui leur a permis d'ajuster les paramètres et de déterminer à quoi doit ressembler la composition intérieure de Mercure pour correspondre à la façon dont il tourne et à la façon dont le vaisseau spatial accélère autour de lui. Les résultats ont montré que pour le meilleur match, Mercure doit avoir un grand, noyau interne solide. Ils ont estimé que le solide, noyau de fer est d'environ 1, 260 milles (environ 2, 000 kilomètres) de large et constitue environ la moitié du noyau entier de Mercure (environ 2, 440 milles, ou presque 4, 000 kilomètres, large). En revanche, Le noyau solide de la Terre est d'environ 1, 500 milles (2, 400 kilomètres) à travers, occupant un peu plus d'un tiers du noyau entier de cette planète.

« Nous avons dû rassembler des informations dans de nombreux domaines :géodésie, géochimie, la mécanique orbitale et la gravité pour savoir quelle doit être la structure interne de Mercure, " a déclaré le planétologue Goddard Erwan Mazarico, qui a également aidé Genova à révéler le noyau solide de Mercure.

Le fait que les scientifiques aient dû se rapprocher de Mercure pour en savoir plus sur son intérieur met en évidence le pouvoir d'envoyer des engins spatiaux vers d'autres mondes. Des mesures aussi précises du spin et de la gravité de Mercure n'étaient tout simplement pas possibles à partir de la Terre. En outre, ce résultat a utilisé des données collectées par MESSENGER sur plusieurs années, informations accessibles à tous les scientifiques. De nouvelles découvertes sur Mercure sont pratiquement garanties d'attendre dans les archives de MESSENGER, à chaque découverte de notre voisinage planétaire local nous donnant une meilleure compréhension de ce qui se trouve au-delà.

"Chaque nouvelle information sur notre système solaire nous aide à comprendre l'univers plus vaste, " dit Gênes.