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Lumière sur Mercure !
06/05/2016

Mercure en labo

Mercure est lointaine, inhospitalière et il n’est évidemment pas question d’aller y prélever des échantillons de roche (comme pour la Lune) ni même, du moins pour l’instant, d’y envoyer un robot capable de pratiquer de telles analyses sur le terrain (comme pour Mars). MESSENGER est resté en orbite autour de la planète tandis que divers instruments embarqués à son bord captaient différents types de signaux utiles. L’équipe de Liège, pour sa part, attendait surtout les données relevées par un spectromètre à rayons X dont l’objectif était d’analyser la composition de la surface de Mercure. Ses détecteurs mesuraient la fluorescence X émise par la surface sous l’effet du rayonnement solaire. Ces données entre leurs mains, les géologues pouvaient commencer leur travail d’interprétation. « Il a d’abord fallu réaliser un traitement statistique, précise Olivier Namur, chargé de recherches FNRS au laboratoire, pour garder les compositions les plus significatives ». Une fois les compositions de roche définies, les chercheurs les synthétisent en laboratoire. Ce matériel peut alors être fondu à différentes conditions de pression et température, dans un milieu appauvri en oxygène.  Ces expériences, observées au microscope et analysées à la microsonde électronique, permettent aux géologues d’identifier les équilibres entre les liquides, les métaux, les sulfures et les cristaux. 

Mercure microscope electronique

Ces informations permettent d’interpréter ce qui se passe dans la croûte, le manteau, et même le noyau de la planète, en fonction des températures et pressions auxquelles ils soumettent les poudres. Ces échantillons sont en quelque sorte comme des parcelles de Mercure prélevées à différentes profondeurs. « Les résultats que nous publions aujourd’hui proviennent d’expériences effectuées dans deux laboratoires allemands, à la Leibniz University of Hannover, où Olivier Namur termine son post-doctorat, et au Bayerisches Geoinstitut de Bayreuth, précise Bernard Charlier. Bientôt, nous pourrons réaliser les expériences ici, à Liège ». Grâce au soutien financier d’un crédit équipement du FNRS et d’un projet BRAIN financé par BELSPO, l’Université de Liège vient en effet de se doter de l’équipement nécessaire pour réaliser des expérimentations de ce type. Les poudres de roche y seront soumises à des températures allant jusqu’à 2.000°C et des pressions équivalentes à celles qui règnent à près de 150 km sous la croûte terrestre. 

La structure profonde de Mercure

On savait déjà que le manteau de Mercure est très différent de celui des autres planètes car il ne contient pas de fer ; tout le fer a en effet été « pompé » dans le noyau qui est gigantesque (60% du volume de la planète, contre 15% pour la Terre). Le manteau de silicates ne fait lui que 400 km d’épaisseur. « Cette très faible épaisseur alliée à une composition riche en silice et magnésium est une contrainte importante pour expliquer la formation de la croûte secondaire, explique Olivier Namur. Pour fondre les roches du manteau, il faut des températures très élevées. C’est une conclusion de notre travail : les températures élevées dans le manteau et les degrés de fusion importants ont produit des laves qui sont très riches en magnésium. » Un autre résultat important détaillé dans les publications est en effet l’identification de la composition minéralogique du manteau: celui-ci est essentiellement composé de deux silicates de magnésium, l’olivine (Mg2SiO4) et l’orthopyroxène (MgSiO3).

Les chercheurs ont également pu identifier les conditions de production des laves dans le manteau. Les plus anciennes sont formées à la base du manteau, les plus  jeunes dans sa partie supérieure. « Nous avons ainsi identifié, précise Bernard Charlier, un refroidissement rapide du manteau de Mercure pendant les 500 premiers millions d’années. Le manteau devient alors trop froid et il n’y a plus aucune activité magmatique. C’est une caractéristique de Mercure : à partir de 3,7 milliards d’années, il ne se passe plus rien : la croûte est formée et il n’y a plus de magmatisme significatif sur la planète ! » 

Temperatures manteua Mercure

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