L’origine de Mercure, la planète la plus proche du soleil, est mystérieuse à bien des égards. Il a un noyau métallique, comme la Terre, mais son noyau représente une fraction beaucoup plus importante de son volume – 85 % contre 15 % pour la Terre.
La mission MESSENGER (Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry and Ranging) de classe Discovery de la NASA, et premier vaisseau spatial en orbite autour de Mercure, a capturé des mesures révélant que la planète diffère également fortement chimiquement de la Terre. Mercure contient relativement moins d’oxygène, ce qui indique qu’il s’est formé à partir de différents éléments constitutifs du système solaire primitif. Cependant, il s’est avéré difficile de déterminer avec précision l’état d’oxydation de Mercure à partir des données disponibles.
Dans une nouvelle étude dirigée par Larry Nittler, scientifique de l’Arizona State University, de la School of Earth and Space Exploration, les données acquises au cours de la mission MESSENGER ont été utilisées pour mesurer et cartographier l’abondance de l’élément mineur chrome à la surface de Mercure.
Le chrome est communément connu pour être extrêmement brillant et résistant à la corrosion sur le travail du métal, et il donne de la couleur aux rubis et aux émeraudes. Mais il peut également exister dans une large gamme d’états chimiques, de sorte que son abondance peut fournir des informations sur les conditions chimiques dans lesquelles il a été incorporé dans les roches.
Nittler et ses collaborateurs ont découvert que la quantité de chrome varie à travers Mercure d’un facteur d’environ quatre. Ils ont calculé des modèles théoriques de la quantité de chrome qui devrait être présente à la surface de Mercure alors que la planète se séparait en une croûte, un manteau et un noyau dans des conditions variables. En comparant ces modèles avec l’abondance de chrome mesurée, les chercheurs ont découvert que Mercure devait avoir du chrome dans son grand noyau métallique, et ils ont pu imposer de nouvelles limites à l’état d’oxydation global de la planète.
L’œuvre paraît dans le numéro de juillet de Journal of Geophysical Research: Planètes.
« C’est la première fois que le chrome est directement détecté et cartographié sur n’importe quelle surface planétaire », a déclaré Nittler. « Selon la quantité d’oxygène disponible, il aime être dans des minéraux d’oxyde, de sulfure ou de métal, et en combinant les données avec une modélisation de pointe, nous pouvons glaner des informations uniques sur l’origine et l’histoire géologique de Mercure. . »
La co-auteure Asmaa Boujibar, de l’Université Western Washington, qui a effectué la modélisation décrite dans l’article, a ajouté : « Notre modèle, basé sur des expériences en laboratoire, confirme que la majorité du chrome dans Mercure est concentrée dans son noyau. En raison de la composition unique et les conditions de formation de Mercure, nous ne pouvons pas comparer directement sa composition de surface avec les données obtenues à partir de roches terrestres. Par conséquent, il est essentiel de mener des expériences qui simulent l’environnement spécifique pauvre en oxygène dans lequel la planète s’est formée, distinct de la Terre ou de Mars.
Dans l’étude, Nittler, Boujibar et leurs co-auteurs ont compilé des données d’expériences en laboratoire et ont analysé le comportement du chrome sous différentes abondances d’oxygène dans le système. Ils ont ensuite développé un modèle pour étudier la distribution du chrome entre les différentes couches de Mercure.
Les résultats démontrent que, comme pour le fer, une partie substantielle du chrome est en effet séquestrée dans le noyau. Les chercheurs ont également observé qu’à mesure que la planète devient de plus en plus pauvre en oxygène, une plus grande quantité de chrome est dissimulée à l’intérieur. Cette connaissance améliore considérablement notre compréhension de la composition élémentaire et des processus géologiques en jeu dans Mercure.
Plus d’information:
Larry R. Nittler et al, Chromium on Mercury: New Results From the MESSENGER X-Ray Spectrometer and Implications for the Innermost Planet’s Geochemical Evolution, Journal of Geophysical Research: Planètes (2023). DOI : 10.1029/2022JE007691