L’intérieur de la planète Mercure se dévoile un peu plus grâce à son champ magnétique

Résultat scientifique Terre Solide

Mercure possède un noyau métallique occupant jusqu’à 85 % de son rayon. Aujourd’hui, une analyse poussée de la morphologie du champ magnétique de Mercure a permis de caractériser la structure de son noyau, jusqu’alors inconnue.  

Le champ magnétique de Mercure présente globalement une structure axisymétrique, alignée sur l’axe de rotation de la planète. Il y a également des structures de plus petites échelles spatiales qui sont visibles, notamment près des pôles de la planète. Sur Terre, de telles structures existent aussi. Elles sont reliées à la nature même des mouvements générant le champ géomagnétique, à l’intérieur du noyau liquide. Ceux-ci s’organisent schématiquement le long de tubes, ou cylindres, parallèles à l’axe de rotation, et allant d’un hémisphère à l’autre. Le noyau interne, solide, constitue un obstacle physique à ces cylindres. Ils sont tangents à la partie solide, et il y a deux zones polaires au sein desquelles de tels mouvements ne vont pas d’un hémisphère à l’autre. Au bord de ces zones, les mouvements vont avoir tendance à concentrer (ou à les éloigner, selon le sens du mouvement) les lignes du champ magnétique. On peut ainsi ‘voir’ le rayon de la graine en regardant à quelle latitude ces structures caractéristiques sont présentes.

Nous observons à la surface de Mercure une signature similaire mais plus faible que dans le cas de la Terre, au moins autour du pôle nord de la planète. Ces structures caractéristiques sont présentes à une colatitude d’environ 25°. Pour interpréter cette signature en termes de structure interne, il est nécessaire d’y combiner des hypothèses sur la composition du noyau et son degré de stratification. Le noyau interne de Mercure a un rayon qui pourrait être compris entre 500 et 660 km, pour une épaisseur correspondante de la couche stratifiée variant de 880 à 500 km.

Légende : Vue polaire de l’hémisphère nord du champ magnétique radial non-axisymétrique à la surface du noyau de Mercure. Les lettres indiquent l’emplacement de zones où les lignes de champ sont concentrées (B et D) ou éloignées (A et C). Elles sont localisées à une colatitude moyenne de 25°. La figure centrale associe chaque lettre à une cellule de convection. La figure de droite schématise la structure interne de Mercure, avec des mouvements convectifs axiaux localisés dans la zone comprise entre la graine solide et la zone stratifiée du noyau, qui est sous le manteau. Ces mouvements concentrent ou diffusent les lignes de champ à la surface du noyau.

© Wardinski I. / Amit H. / Langlais B. / Thébault E. / Beaunay S.

En savoir plus

The internal structure of Mercury's core inferred from magnetic observations – Journal of Geophysical Research – Planets, 126

Ingo Wardinski, Hagay Amit, Benoit Langlais et Erwan Thébault

https://doi.org/10.1029/2020JE006792

Contact

Ingo Wardinski
Institut Terre et Environnement de Strasbourg (ITES) / EOST
Benoit Langlais
Laboratoire de planétologie et géosciences (LPG) / OSUNA
Erwan Thébault
Laboratoire Magma et Volcans (LMV) / OPGC