jeudi 19 octobre 2017

Nouvelles détections de glace au pôle nord de Mercure


La température extrême régnant à la surface de Mercure (plus de 400° C) paraît improbable pour y trouver de la glace d'eau, mais de nombreux indices, mesures indirectes ou directes, ont montré depuis une trentaine d'année que de la glace peut se cacher au fond de cratères qui ne sont jamais exposés au rayonnement solaire. Trois nouveaux cratères viennent d'être identifiés avec un contenu qui ressemble très fortement à de la glace, ce qui laisse penser qu'elle pourrait être encore plus présente sur Mercure que ce que les spécialistes imaginaient.




Ariel Deutsch, chercheur doctorant à l'Université Brown, et son équipe, ont exploité les données de la sonde MESSENGER de la NASA (MErcury Surface, Space Environment Geochemistry and Ranging) qui a scruté Mercure en détails depuis 2011, notamment ses données d'altimétrie laser. Ils trouvent non seulement de la glace au fond de trois nouveaux cratères situés au pôle nord de Mercure, mais aussi dans une multitude de petites cavités situées dans la région polaire entre différents cratères, des zones qui ont la particularité de rester constamment à l'ombre. Bien que de petite taille, ces anfractuosités sont nombreuses et fournissent au final une quantité non négligeable de toute la glace de Mercure.
Les premiers indices de présence de glace à la surface de Mercure remontent aux années 1990, quand des mesures radar depuis la Terre avaient détecté des régions très réflectives à l'intérieur de plusieurs cratères situés non loin des pôles. Comme l'axe de Mercure est très peu incliné par rapport à son plan de rotation au tour du Soleil, ses pôles reçoivent très peu de lumière et de rayonnement en général. Il est facile de concevoir qu'un creux dans ces régions polaire pourra rester dans l'ombre éternellement. Et comme Mercure ne possède pas d'atmosphère, il ne peut pas y avoir de transfert de chaleur par convection du gaz, juste par conduction dans la croûte. Les planétologues ont ainsi pu calculer que la température au fond de ces cratères polaires pouvait être suffisamment basse pour que de la glace d'eau puisse y rester stable (jusqu'à -183°C !).

En 2011, la sonde MESSENGER est arrivée en orbite et était munie d'un détecteur (un spectromètre) de neutrons, à même de faire des mesures des produits hydrogénés à la surface de la planète, le plus souvent associés à la molécule H2O. Les données obtenues par MESSENGER étaient cohérentes avec la présence de glace d'eau dans plusieurs cratères, nous en avions parlé ici en novembre 2012.
Dans leur recherche, Ariel Deutsch, Gregory Neumann et James Head se sont intéressés à ce qui pouvait être tiré d'autres mesures de la sonde, des mesures d'altimétrie obtenues avec le Mercury Laser Altimeter (MLA), normalement utilisées pour cartographier la surface, mais qui peuvent également fournir des indications sur la réflectance de la surface, une mesure indirecte de la présence de glace. 

Les trois nouveaux cratères détectés contenant de la glace font une surface totale de 3400 kilomètres carré. Mais la nouveauté apportée par cette étude parue fin septembre dans Geophysical Research Letters est que Deutsch et ses collègues trouvent que les terrains entourant ces trois cratères montrent eux-aussi une réflectance anormalement élevée, moins grande que celle mesurée au fond des cratères, mais plus que la moyenne de la surface de Mercure. Ils en concluent que cette signature est le fruit d'une multitude de petits cratères à très petite échelle, typiquement de quelques centimètres, trop petits pour être résolus par l'altimètre de MESSENGER, et qui contiennent eux-aussi de la glace d'eau.
En raffinant leur recherche, les trois planétologues ont finalement trouvé quatre dépôts plus petits que les grands dépôts des cratères, et à la limite de résolution des instruments, tous ayant un diamètre inférieur à 5 km. Ils estiment ainsi qu'il existe de très nombreux petits cratères peuplés de glace, de taille comprise entre quelques centimètres et quelques kilomètres, dans les régions polaires de Mercure, de quoi multiplier par 2 la quantité totale de glace estimée.

Le cas de Mercure est intéressant car la Lune à la caractéristique très similaire d'avoir une orientation quasi orthogonale vis à vis du plan de l'écliptique, et on sait déjà que de la glace existe dans des cratères polaires de la Lune. La Lune pourrait donc elle aussi abriter des dépôts de glace en grande quantité dans de nombreux micro-cratères dans ses régions polaires. Ce qui est vrai sur Mercure devrait l'être aussi sur la Lune.
Rappelons que l'origine de l'eau sur Mercure a deux hypothèses possibles : des impacts de comètes et d'astéroïdes riches en eau, ou bien l'apport d'hydrogène par le vent solaire, qui pourrait se recombiner avec une source d'oxygène issue de la croûte pour former de l'eau.

La molécule de H20 est vraiment omniprésente dans tout notre système solaire, de Mercure à Pluton et au delà, sous toutes ses formes, à tel point que l'on pourrait sans problème le rebaptiser "Système Aqueux"... 


Source
New evidence for surface water ice in small-scale cold traps and in three large craters at the north polar region of Mercury from the Mercury Laser Altimeter
Ariel N. Deutsch, Gregory A. Neumann, James W. Head
Geophysical Research Letters Volume 44, Issue 18 (28 September 2017)

Illustrations 
1) Les nouvelles zones comportant de l'eau détectées avec le MLA de MESSENGER (Deutsch et al.)
2) Vue d'artiste de MESSENGER (NASA)