Une image radar de la région polaire nord de Mercure est superposée à une mosaïque d'images MESSAGER de la même zone. Crédit: NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Carnegie Institution of Washington / National Astronomy and Ionosphere Center, Arecibo Observatory
Il y a plus de 20 ans, des matériaux brillants au radar ont été vus dans la région polaire nord sur Mercure, et depuis lors, les scientifiques ont postulé que la glace d'eau pourrait s'y cacher dans des régions ombragées en permanence. Les dernières données du vaisseau spatial MESSENGER - en orbite autour de la planète la plus proche du Soleil - confirment que Mercure contient en effet de la glace d'eau ainsi que des matières organiques dans des cratères ombragés en permanence à son pôle nord. Les scientifiques ont déclaré aujourd'hui que le mercure pouvait contenir entre 100 milliards et 1 billion de tonnes de glace d'eau aux deux pôles, et que la glace pouvait atteindre jusqu'à 20 mètres de profondeur par endroits. De plus, un matériau sombre intrigant qui recouvre la glace pourrait contenir d'autres substances volatiles telles que les matières organiques.
L’équipe MESSENGER a publié trois articles cette semaine dans la revue Science, qui présentent trois nouvelles preuves que la glace d’eau domine les composants à l’intérieur des cratères du pôle nord de Mercure.
"La glace d'eau a passé trois tests difficiles et nous ne connaissons aucun autre composé qui correspond aux caractéristiques que nous avons mesurées avec le vaisseau spatial MESSENGER", a déclaré le chercheur principal de MESSENGER Sean Solomon lors d'un briefing aujourd'hui. "Ces résultats révèlent un chapitre très important de l'histoire de la façon dont la glace d'eau a été livrée aux planètes intérieures par les comètes et les astéroïdes riches en eau au fil du temps."
MESSENGER est arrivé à Mercure l'année dernière et les données du spectromètre à neutrons et de l'altimètre laser de l'engin spatial ont été utilisées pour effectuer les observations au pôle nord de la planète.
Une couche de glace d'eau de plusieurs mètres d'épaisseur est illustrée en blanc. De nombreux atomes d'hydrogène dans la glace empêchent les neutrons de s'échapper dans l'espace. Une signature de l'augmentation des concentrations d'hydrogène (et, par déduction, de la glace d'eau) est une diminution du taux de détection par MESSENGER des neutrons de la planète. Crédit: NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Carnegie Institution of Washington
La spectroscopie des neutrons mesure les concentrations moyennes d'hydrogène dans les régions brillantes du radar de Mercure, et les scientifiques ont pu déduire les concentrations de glace d'eau à partir des mesures d'hydrogène.
"Les données sur les neutrons indiquent que les dépôts polaires brillants du radar de Mercure contiennent, en moyenne, une couche riche en hydrogène de plus de dizaines de centimètres d'épaisseur sous une couche superficielle de 10 à 20 centimètres d'épaisseur qui est moins riche en hydrogène", a déclaré David Lawrence, un MESSENGER Scientifique participant basé au laboratoire de physique appliquée de l'Université Johns Hopkins et auteur principal de l'un des articles. "La couche enterrée a une teneur en hydrogène cohérente avec de la glace d'eau presque pure."
Cette image montre la lumière du soleil qui atteint le fond et le bord du cratère Prokofiev. Les parties orientées vers le nord du bord et de l'intérieur restent dans l'ombre perpétuelle, tout comme celles de nombreux autres cratères. Cliquez sur l'image pour regarder un film qui simule environ la moitié d'une journée solaire de Mercure (176 jours terrestres) et utilise le modèle numérique de terrain dérivé des mesures MLA. Crédit: NASA Goddard Space Flight Center / Massachusetts Institute of Technology / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Carnegie Institution of Washington.
Les données de l’altimètre laser à mercure (MLA) de MESSENGER - qui a déclenché plus de 10 millions d’impulsions laser sur Mercury pour dresser des cartes détaillées de la topographie de la planète - corroborent les résultats radar et les mesures du spectromètre à neutrons de la région polaire de Mercure. Gregory Neumann du Goddard Flight Center de la NASA, auteur principal du deuxième article, a déclaré que l'équipe avait utilisé des données topographiques pour développer des modèles d'éclairage pour les cratères polaires nord de Mercure, révélant des dépôts sombres et brillants irréguliers à une longueur d'onde proche infrarouge près du pôle nord de Mercure.
"La vraie surprise est qu'il y avait des zones sombres autour des zones lumineuses qui étaient plus omniprésentes que les zones lumineuses radar", a déclaré Neumann lors du briefing de jeudi. "Ils sont une couverture qui protège les volatils brillants qui se trouvent en dessous."
Neumann a déclaré que les impacts des comètes ou des astéroïdes riches en volatils auraient pu fournir à la fois les dépôts sombres et brillants, une constatation corroborée dans un troisième article dirigé par David Paige de l'Université de Californie à Los Angeles.
Paige et ses collègues ont fourni les premiers modèles détaillés des températures de surface et près de la surface des régions polaires nord de Mercure qui utilisent la topographie réelle de la surface de Mercure mesurée par MLA. Les mesures "montrent que la distribution spatiale des régions de rétrodiffusion radar élevée correspond bien à la distribution prévue de la glace d'eau thermiquement stable", a-t-il déclaré.
Une carte du «pergélisol» sur Mercure montrant les profondeurs calculées sous la surface à laquelle la glace d'eau devrait être thermiquement stable. Les zones grises sont des régions trop chaudes à toutes les profondeurs pour une glace d'eau stable. Les régions colorées sont suffisamment froides pour que la glace souterraine soit stable, et les régions blanches sont suffisamment glacées en surface pour être stables. Les résultats du modèle thermique prédisent la présence de glace d'eau de surface et souterraine aux mêmes endroits où ils sont observés par les observations radar et terrestres terrestres. Crédit: NASA / UCLA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Carnegie Institution of Washington
Selon Paige, le matériau sombre est probablement un mélange de composés organiques complexes livrés à Mercure par les impacts des comètes et des astéroïdes riches en volatils, les mêmes objets qui ont probablement fourni de l'eau à la planète la plus profonde. La matière organique peut avoir été assombrie davantage par l’exposition aux radiations sévères à la surface de Mercure, même dans les zones ombragées en permanence.
Ce matériau isolant sombre est une nouvelle pièce intrigante de l'histoire de Mercure que MESSENGER cherche à démêler, a déclaré Solomon, et soulève des questions sur les types de matières organiques qui pourraient s'y trouver. Salomon a ajouté que le mercure pourrait maintenant devenir un objet d'intérêt pour l'astrobiologie, mais a déclaré sans équivoque qu'aucun des scientifiques ne pense qu'il y a de la vie sur le mercure. Cela pourrait cependant fournir des informations sur la montée des matières organiques sur Terre.
En outre, le scientifique a déclaré qu'il n'y avait aucun risque d'eau liquide sur le mercure, même si les températures dans certaines régions seraient propices à l'eau liquide. Mais sans atmosphère sur Mercure, l'eau ne resterait pas longtemps. "Ce serait de la glace ou de la vapeur très rapidement", a déclaré Paige.
Ce schéma de l'orbite de MESSENGER illustre certains des défis liés à l'acquisition d'observations de la région polaire nord de Mercure. Crédit: NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Carnegie Institution of Washington
Salomon a déclaré que l'obtention de ces mesures n'a pas été facile et n'a pas été rapide. "Même aux plus hautes latitudes atteintes par MESSENGER, le vaisseau spatial doit regarder sous un angle oblique pour regarder les régions polaires du nord", a-t-il dit.
Au cours de sa mission orbitale principale, MESSENGER était sur une orbite de 12 heures et se trouvait à une altitude comprise entre 244 et 640 km au point le plus au nord de sa trajectoire. Depuis avril 2012, MESSENGER est sur une orbite de 8 heures, comme indiqué ci-dessus, et à une altitude comprise entre 311 et 442 km au point le plus septentrional de sa trajectoire. Même à partir de ces avantages à haute latitude, les dépôts polaires de Mercure ne remplissent qu’une petite partie du champ de vision de nombreux instruments de MESSENGER.
Mais malgré les défis, a déclaré Solomon, les un an et demi de MESSENGER en orbite ont maintenant donné des résultats clairs.
Sources: MESSENGER, NASA
