Le régime de cristallisation du noyau de Mercure contrôlé par le Silicium ?

Mercure © Pixabay
Mercure étant si proche du Soleil, l’environnement de formation de la planète est considéré comme étant appauvri en oxygène, et donc très réducteur, entraînant la présence de quantités importantes de silicium allié au fer dans son noyau (alliage Fe-Si). Cependant le diagramme de phase du système Fe-FeSi demeurait mal contraint aux conditions de hautes pressions et hautes températures régnant au centre de Mercure.

Une équipe de chercheurs, menée principalement par des membres de l’IMPMC et d’ISTerre, ont ainsi reconstitué le diagramme de phase du système binaire Fe-Si à partir de mesures de diffraction des rayons X in situ (sur la ligne de lumière P02.2 du synchrotron allemand PETRA) aux conditions attendues pour le noyau de Mercure.

De plus, les échantillons ont été récupérés après les expériences et la composition chimique des différentes phases étudiées ex situ. Sous haute pression, on observe la formation d’une phase de structure cubique centrée à des températures proches de la fusion, et lors de la fusion, les alliages étudiés évoluent vers deux compositions liquides distinctes, une riche et l’autre pauvre en Fe. L’évolution du diagramme de phase avec la pression et la température prescrit donc des régimes possibles de cristallisation du noyau de Mercure très différents, dépendant de l’abondance exacte en Si dans le noyau.
a) Diagramme Fe-Si reconstitué à l’aide d’expériences hautes pressions et hautes températures. Les flèches indiquent deux compositions possibles pour le noyau de Mercure. B) Différents scénarios de cristallisation du noyau de Mercure correspondant à différentes teneurs en Si.

Référence

Edmund, E., Morard, G., Baron, M.A., A. Rivoldini, S. Yokoo, S. Boccato, K. Hirose, A. Pakhomova & D. Antonangeli. The Fe-FeSi phase diagram at Mercury’s core conditions. Nature Communications (2022). DOI

Contact scientifique local

– Guillaume Morard, chercheur CNRS au laboratoire ISTerre

Mis à jour le 7 octobre 2022