La formation de Mercure reste un mystère non résolu. La planète la plus proche du soleil possède un noyau métallique disproportionné – représentant environ 70% de sa masse – et un manteau rocheux relativement petit. Jusqu’à présent, l’explication la plus largement acceptée était que Mercure avait perdu une grande partie de sa croûte et de son manteau après une collision catastrophique avec un grand corps céleste. Cependant, les simulations dynamiques montrent que ce type d’impact, impliquant des corps de masses très différentes, est extrêmement rare. Une nouvelle étude propose une explication alternative basée sur un type d’événement qui était beaucoup plus fréquent dans le système solaire précoce : une quasi-collision entre des corps de masses similaires.
Cette recherche suggère que la formation de Mercure ne nécessite pas de collisions exceptionnelles. Un impact entre deux protoplanètes de masses comparables pourrait expliquer sa composition. Ce scénario est statistiquement et dynamiquement plus plausible. Les simulations précédentes ont démontré que les collisions entre des corps de masses très inégales sont des événements extrêmement rares, tandis que les collisions entre des objets de masses similaires sont plus courantes. L’étude visait à déterminer si ces collisions pouvaient produire une planète présentant les caractéristiques observées sur Mercure.
Cette collision hypothétique se serait produite à un stade relativement tardif de la formation du système solaire, lorsque des corps rocheux de tailles similaires se disputaient l’espace dans les régions intérieures, proches du Soleil. Ces corps interagissaient gravitationnellement, perturbant les orbites les uns des autres et entrant parfois en collision, jusqu’à ce que seules des configurations orbitales stables persistent aujourd’hui.
Pour recréer ce scénario, les chercheurs ont utilisé une méthode numérique appelée hydrodynamique des particules lissées (SPH). La SPH simule le mouvement des gaz, des liquides et des matériaux solides, en particulier dans des contextes impliquant de grandes déformations, des collisions ou des fragments. Cette méthode, largement utilisée en cosmologie, astrophysique et dynamique planétaire, ainsi qu’en ingénierie et en infographie, utilise la fonction lagrangienne, développée par Joseph Louis Lagrange (1736-1813). Cette fonction décrit l’évolution d’un système en considérant le mouvement individuel de chaque point ou particule dans l’espace et dans le temps.
Les simulations détaillées ont permis de reproduire avec précision la masse totale de Mercure et son rapport métal/silicaté inhabituel, avec une marge d’erreur inférieure à 5%.
Cette proposition aide à expliquer pourquoi Mercure a une faible masse totale malgré son grand noyau métallique et pourquoi elle ne conserve qu’une fine couche de matériau rocheux. Les chercheurs supposent que Mercure avait initialement une composition similaire à celle des autres planètes terrestres. La collision aurait éliminé jusqu’à 60% de son manteau d’origine, expliquant ainsi sa métallicité accrue.
Un point important est de savoir où sont allés les débris de la collision. Si l’impact s’est produit dans des orbites proches, il est possible que ce matériau ait été incorporé par une autre planète en formation, potentiellement Vénus. Cette hypothèse nécessite des études plus approfondies.
Le modèle proposé pourrait être étendu pour étudier la formation d’autres planètes rocheuses et améliorer notre compréhension des processus de différenciation et de perte de matière dans le système solaire précoce. Les prochaines étapes de la recherche incluront des comparaisons avec les données géochimiques des météorites et des échantillons collectés par des missions spatiales, comme BepiColombo.
Mercure reste la planète la moins explorée de notre système solaire, mais cela est en train de changer. De nouvelles recherches et missions sont en cours, promettant de nouvelles découvertes passionnantes.