Les pôles magnétiques de la Terre dérivent avec le temps. Ils doivent en tenir compte lorsqu'ils planifient leurs vols.
Ils dérivent tellement, en fait, que les pôles magnétiques se trouvent à des endroits différents de ceux des pôles géographiques ou de l'axe de rotation de la Terre. Aujourd'hui, le pôle nord magnétique de la Terre est à 965 kilomètres (600 mi) de son pôle géographique. Maintenant, une nouvelle étude indique que la même dérive des pôles se produit également sur Mercure.
Les pôles magnétiques de la Terre ancrent la magnétosphère de notre planète. La magnétosphère s’étend dans l’espace autour de notre planète et nous protège du rayonnement solaire. La magnétosphère et ses pôles sont des artefacts du noyau en fusion de la Terre, et les scientifiques pensent que Mercure a également un noyau en fusion.
Mais qu'est-ce qui fait exactement dériver les pôles? Le phénomène est appelé dérive polaire et, sur Terre, il est causé par des variations du flux de fer en fusion dans le cœur de la planète. Sur Terre, le pôle magnétique nord dérive environ 55 à 60 kilomètres (34 à 37 milles) par an. Le pôle magnétique sud dérive environ 10 à 15 kilomètres (six à neuf milles) chaque année. Les pôles se renversent également, et cela s'est produit environ 100 fois dans l'histoire de la planète.
L'étude montre que la même dérive polaire se produit probablement sur Mercure, et que l'histoire derrière la dérive des pôles sur cette planète est plus compliquée que prévu.
La nouvelle étude est publiée dans le Journal of Geophysical Research: Planets de l'American Geophysical Union. Il s'intitule «Contraindre les débuts de l'histoire de Mercure et de sa dynamique de base en étudiant le champ magnétique crustal». L’auteur principal est Joana S. Oliviera, astrophysicienne au Centre européen de recherche et de technologie spatiales de l’Agence spatiale européenne à Noordwijk.
Les auteurs se sont largement appuyés sur les données recueillies par le vaisseau spatial MESSENGER (MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry and Ranging) de la NASA. Il a orbité autour de Mercure de 2011 à 2015, et ce fut le premier vaisseau spatial à orbiter autour de la planète.
L'un des instruments de MESSENGER était un magnétomètre qui mesurait en détail le champ magnétique de Mercure. L'orbite elliptique de l'engin spatial l'a portée à moins de 200 km au-dessus de la surface. MESSENGER a acquis des données montrant de faibles anomalies magnétiques dans la surface crustale de Mercure associées à des cratères d'impact.
Les auteurs ont supposé que ces anomalies étaient dues au fer dans les impacteurs qui ont créé les cratères. Ils ont également supposé que lorsque ce matériau fondu se refroidissait, il était façonné par le champ magnétique de Mercure.
Les scientifiques savent qu’en se refroidissant, la roche ignée conserve un enregistrement du champ magnétique de la planète à l’époque. Tant que ces roches contiendront du matériel magnétique, elles s'aligneront avec le champ de la planète. C'est ce qu'on appelle la «magnétisation thermorémanente». Comme différentes roches à différents endroits sur Terre se refroidissaient à différents moments, cela a créé un record historique des pôles de la Terre qui dérivent. C’est ainsi que nous savons que les pôles de la Terre se sont renversés dans le passé, la dernière fois il y a près de 800 000 ans.
La clé de ceci est la magnétisation thermorémanente. Comme l'a déclaré l'auteur principal Oliviera dans un communiqué de presse, "Si nous voulons trouver des indices du passé, en faisant une sorte d'archéologie du champ magnétique, alors les roches doivent être magnétisées thermoremanentes."
Les scientifiques ont pu étudier le champ magnétique de Mercure, mais aucun échantillon de roche n'a jamais été collecté. Aucun vaisseau spatial n'a jamais atterri sur Mercure. Pour contourner ce problème, les auteurs de cette étude se sont concentrés sur cinq cratères d'impact à la surface et sur les données magnétiques que MESSENGER a collectées lorsqu'il s'est approché de la surface de Mercure.
Cinq cratères ont montré des signatures magnétiques différentes de celles de MESSENGER mesurées dans Mercure. Ces cratères sont anciens, entre 3,8 et 4,1 milliards d'années. Les chercheurs ont pensé qu'ils pourraient détenir des indices sur la position des anciens pôles de Mercure et sur la façon dont ils ont changé au fil du temps.
"Il existe plusieurs modèles d'évolution de la planète, mais personne n'a utilisé le champ magnétique crustal pour obtenir l'évolution de la planète", a déclaré Oliveira.
Ces impacts ont fait fondre la roche et, lorsque la roche s'est refroidie, elle a conservé un enregistrement du champ magnétique de la planète. Ils ont utilisé les données magnétiques de ces cinq cratères d'impact pour modéliser le champ magnétique de Mercure au fil du temps. À partir de cela, ils ont pu estimer l'emplacement des anciens pôles magnétiques de Mercure, ou «paléopôles».
Leurs résultats ont été surprenants et indiquent la nature magnétique compliquée de Mercure. Ils ont découvert que les anciens pôles étaient loin du pôle magnétique sud actuel et qu'ils ont probablement changé au fil du temps. C'est ce qu'ils attendaient. Mais ils s'attendaient également à ce que les pôles se regroupent en deux points proches de l'axe de rotation de Mercure, un peu comme la Terre. Mais les pôles ont été distribués au hasard et, choquant, se trouvaient tous dans l'hémisphère sud de la planète.
Comme le dit le communiqué de presse, "Les paléopôles ne s’alignent pas avec le pôle nord magnétique ou le sud géographique de Mercure, ce qui indique que le champ magnétique dipolaire de la planète a bougé." Ces preuves soutiennent l'idée que l'histoire magnétique de Mercure est très différente de celle de la Terre. Il soutient également l'idée que Mercure s'est déplacé le long de son axe. C'est ce qu'on appelle une véritable errance polaire, lorsque les emplacements géographiques des pôles Nord et Sud changent.
Alors que la Terre a un champ magnétique dipolaire avec un pôle nord et un pôle sud distincts, Mercure est différent. Il possède actuellement un champ magnétique dipolaire-quadripolaire à deux pôles et un décalage dans l'équateur magnétique. Dans les temps anciens, selon cette étude, il aurait pu avoir le même domaine. Ou, il peut avoir eu un champ multipolaire, avec des «lignes de champ magnétiques torsadées comme des spaghettis» selon Oliviera.
C’est là que réside actuellement notre connaissance des lignes de champ magnétique de Mercure. Ce que les scientifiques doivent vraiment faire, c'est étudier plusieurs échantillons de roche de Mercure. Mais aucun vaisseau spatial n'y a jamais atterri et aucun atterrissage n'est prévu.
Le mercure est un endroit difficile à visiter et à orbiter pour un vaisseau spatial, et encore moins à atterrir. Sa proximité avec le Soleil signifie que toute mission vers Mercure doit faire face à la puissante attraction gravitationnelle du Soleil. Il faut beaucoup de carburant pour faire bien plus que de survoler rapidement Mercure, et seuls deux vaisseaux spatiaux ont déjà visité la planète: MESSENGER et Mariner 10.
Pour l'instant, les scientifiques se tournent vers BepiColombo, la première mission de l'ESA à visiter Mercure. Il arrivera à Mercure en 2025 et y passera un ou deux ans. Il s'agit en fait de deux orbites en une, mais il n'y a pas d'atterrisseur.
L'un des orbiteurs s'appelle MMO (Mercury Magnetospheric Orbiter.) Comme son nom l'indique, son rôle est d'étudier le champ magnétique de Mercure, ce qui est rare parmi les planètes. Les données de cette mission pourraient fort bien s'appuyer sur des études comme celle-ci, et pourraient éclairer davantage l'histoire magnétique compliquée de Mercure.
Plus:
- Communiqué de presse: L'ancien champ magnétique de Mercure a probablement évolué avec le temps
- NASA: MESSENGER
- Document de recherche: Contraindre l'histoire ancienne du mercure et de sa dynamique de base en étudiant le champ magnétique crustal
- Wikipédia: Exploration de Mercure
