Une étude, dont les résultats intitulés «Thermal conductivities of solid and molten silicates: Implications for dynamos in mercury-like proto-planets» sont publiés dans la revue Physics of the Earth and Planetary Interiors, a permis de mettre en évidence un lien entre la présence et l’intensité du champ magnétique de Mercure et l’état physique interne de la planète (solide, liquide ou partiellement fondu).

Relevons tout d'abord que l'état actuel des connaissances, selon lesquelles Mercure ne devrait plus émettre de champ magnétique, peine à expliquer le fait que cette planète présente toujours un champ magnétique très faible, équivalent à 1 % du champ magnétique terrestre en intensité.

Concrètement, alors que «le champ magnétique terrestre, grâce auquel la vie est possible sur la planète, est principalement dû aux mouvements de convection du noyau métallique liquide et de son épais manteau rocheux, permettant ainsi une évacuation efficace de la chaleur» de sorte que «le refroidissement intense des parties internes de la Terre et la convection vigoureuse du noyau métallique induite» sont en réalité les moteurs de la dynamo terrestre, Mercure «possède un très fin manteau rocheux surplombant un large noyau métallique », une caractéristique «héritée de sa formation à proximité du soleil où les poussières et météorites seraient appauvries en fraction rocheuse».

Dans ces conditions, «l'évacuation de la chaleur ne peut alors se faire que par conduction, un système peu efficace, qui fait que le noyau se trouve isolé (refroidissement lent)». Cette chaleur ne circulant pas vigoureusement, ne pourra donc pas engendrer d’effet dynamo. Il en résulte qu'on s’attend donc à ce qu’aucun champ magnétique ne soit enregistré sur Mercure, alors qu'un champ magnétique faible a été «mesuré par les missions spatiales Mariner 10, Messenger et BepiColombo».

Dans ce contexte, l'étude ici présentée s'est focalisée «sur les propriétés thermiques du manteau de Mercure» en reproduisant «en laboratoire les conditions du manteau de la planète Mercure, rocheux, peu épais, une pression équivalente à 20000 fois la pression atmosphérique terrestre, et une température de 1700 Kelvin». La conductivité thermique des matériaux «pouvant constituer le manteau herméen : roches solides, roches fondues et partiellement fondues» a pu être analysée «grâce à une nouvelle méthode expérimentale».

Au bout du compte, «les échantillons fondus révèlent des conductivités thermiques beaucoup plus faibles que les échantillons solides avec presque un ordre de grandeur de différence» tandis que «ceux partiellement fondus se situent entre les deux, leurs conductivités dépendent des conductivités des composants solides et liquides, de leur proportion relative mais aussi de leur disposition dans l’espace : des gouttes de magmas isolées sont moins isolantes que de fins chenaux percolant entre les grains».

Ainsi, «en utilisant ces résultats dans des modélisations prévisionnelles des flux de chaleurs», cette étude démontre «que la présence partielle de matériel fondu pourrait réduire considérablement la capacité du manteau à évacuer la chaleur du noyau et peut ainsi limiter, empêcher ou affecter la présence d'un champ magnétique planétaire». Il apparaît donc que «ces modèles plus complets permettent non seulement de mieux comprendre Mercure et son refroidissement, mais permettent aussi de prédire les signatures magnétiques d’exoplanètes aux caractéristiques similaires».

En conséquence, comme le fait d’enregistrer un champ magnétique sur Mercure laisse penser que son manteau actuel est solide, «les futures observations de planètes de type Mercure accrétées près de leur étoile et les détections de leurs signatures magnétiques pourraient fournir des informations sur leur état intérieur et leurs historiques en termes de fusion partielle et magmatisme».