Du neuf pour la compréhension de Mercure!

La planète Mercure a une rotation toute particulière. Depuis plusieurs dizaines d'années, les scientifiques tentent d'expliquer pourquoi. Benoît Noyelles, membre du Département de mathématique et du Centre naXys, a avancé une nouvelle théorie confirmée par une série de simulations numériques. Des résultats que la Société astronomique américaine a voulu mettre à l'honneur lors du congrès annuel de sa division "sciences planétaires" (DPS meeting) qui se tient à Denver cette semaine.

"Mercure est la seule planète de notre système solaire ayant une rotation avec une conjonction 3:2. C'est-à-dire qu'elle tourne trois fois sur elle-même pendant qu'elle effectue deux révolutions autour du Soleil. Les satellites naturels comme la Lune fonctionnent selon la rotation synchrone: une rotation sur soi-même le temps d'un tour autour du Soleil" explique Benoît Noyelles. "Le type de rotation d'une planète est important car il donne des indications sur la nature de celle-ci (densité, composition,...). C'est comme lorsque nous observons un œuf tourner sur lui-même, on peut dire s'il est cru ou cuit".

Benoît Noyelles, qui effectue actuellement un séjour scientifique de trois mois à l'Université de Californie, fait partie de l'équipe de la professeure Anne Lemaître (Département de mathématique et naXys) qui participe depuis 2005 à la mission spatiale BEPICOLOMBO menée par les agences spatiales européenne (ESA) et japonaise (JAXA). L'objectif de cette mission est de mieux connaître la planète Mercure. Dans ce cadre, les Namurois ont établi des descriptions de plus en plus précises de la rotation de Mercure. Ces travaux théoriques permettent de préparer des tests efficaces pour le moment où le satellite sera en orbite autour de Mercure (en 2020) et enverra ses données.

Mercure: rocheuse mais non rigide

La théorie proposée par le docteur Noyelles qui retient l'attention du DPS meeting a été menée en collaboration avec Julien Frouard, de l'Université de l'État de São Paulo et ancien membre de naXys, ainsi que Valeri Makarov et Michael Efroimsky de l'Observatoire naval des États-Unis.

"Les mécanismes que nous proposons pour expliquer la rotation de Mercure doivent donc aussi expliquer pourquoi Mercure a une densité très forte et une proportion anormalement haute d'éléments lourds" explique le chercheur namurois. "Nous partons bien entendu de théories existantes: celle des marées d'une part, qui explique qu'au moment où elle achève sa formation, une planète tourne rapidement sur elle-même pour ensuite lentement ralentir à cause des effets de marée (action gravitationnelle du Soleil), et d'autre part, celle qui explique la composition de Mercure en supposant une évaporation lente des éléments légers. La nouveauté de notre approche est de les combiner avec la description la plus réaliste possible du matériau constituant Mercure. Nous effectuons pour cela de nombreuses et complexes simulations numériques, qui peuvent être faites grâce au supercalculateur Hercules de l'UNamur".

Les chercheurs ont pu ainsi prouver la corrélation entre la nature de Mercure et les vitesses de rotation et de révolution, l'état 3:2 de Mercure étant statistiquement le plus courant parmi les différentes évolutions possibles testées dans le modèle. Mercure est bien une planète rocheuse, mais les roches sont sensibles aux vitesses de rotation et de révolution, ce qui fait varier leur comportement (élastique ou visqueux) et influence la dissipation d'énergie.

Ils montrent également que Mercure a atteint cet état 3:2 très vite après sa formation: après seulement 20 millions d'années, soit avant même que la planète n'ait eu le temps de se différencier et de créer son noyau liquide... "Si on ramène cette évolution de Mercure à l'échelle humaine, on peut dire que Mercure a 40 ans et qu'elle a atteint l'âge adulte en seulement deux mois!" traduit Benoît Noyelles.

Ces résultats qui confirment et précisent des théories existantes ont impressionné le comité d'organisation du congrès annuel de la division des sciences planétaires de la Société astronomique américaine, qui a dès lors choisi le chercheur namurois pour être parmi la dizaine de scientifiques dont les recherches sont mises en avant lors d'une rencontre avec la presse spécialisée et généraliste.