Des millions de tonnes de diamant se cachent dans les entrailles de Mercure – peut-on les récupérer ?

Mercure, le corps céleste le plus proche de notre Soleil, ne semble pas avoir grand-chose de particulièrement intéressant à première vue — surtout lorsqu’on la compare à des planètes comme Vénus, la Terre ou Mars. Mais les apparences sont souvent trompeuses, et la NASA vient de nous le prouver une nouvelle fois. Une nouvelle étude suggère fortement qu’un trésor géologique aux proportions ahurissantes se cache sous la surface : selon les données de la sonde MESSENGER, le manteau de Mercure pourrait abriter une immense couche de diamant brut de plus de 15 kilomètres d’épaisseur.

Même si elle semble assez quelconque vu de l’extérieur, la plus petite planète de notre voisinage cosmique (désolé, Pluton !) intrigue les chercheurs depuis longtemps pour plusieurs raisons. On peut notamment citer la composition singulière de sa surface ; la sonde MESSENGER a révélé qu’elle était constellée de poches de graphite, un élément carboné dont la présence sous cette forme est très inhabituelle.

Cette information a convaincu les chercheurs que la planète était un jour recouverte par un immense océan de magna très riche en carbone, et que cet épisode a probablement eu des conséquences très importantes sur sa structure interne. Après tout, si de telles quantités de carbone se sont accumulées à la surface, il est tout à fait légitime de penser que cela pourrait aussi être le cas dans les couches plus profondes. De nombreux planétologues ont donc suggéré que le manteau de Mercure contient sans doute de grandes quantités de graphite — mais une équipe internationale de chercheurs chinois et belges s’oppose désormais à cette interprétation.

Un gisement de diamant colossal

Leur raisonnement est basé sur des expériences menées à l’aide d’une presse hydraulique surpuissante. Grâce à cet outil, ils ont soumis un matériau de synthèse à base de silicates à des conditions de pression et de température extrêmes, semblables à celles qui existent à la frontière entre le manteau de Mercure et son cœur absolument gigantesque (on estime qu’il occupe environ 60 % du volume total de la planète !).

En observant le comportement de ce matériau spécifiquement calibré pour imiter la composition du manteau de la planète, ils ont pu observer comment il se comportait et se transformait sous l’influence de ces terribles contraintes. Ils ont ensuite utilisé les données rapportées par la sonde MESSENGER pour compléter l’analyse avec des simulations thermodynamiques et géophysiques très précises.

Grâce à cette méthodologie, ils ont pu modéliser le devenir des différents constituants du manteau pour déterminer la structure interne de Mercure. Et ce processus a donné des résultats aussi fascinants que surprenants. Selon les auteurs, dans ces conditions, la cristallisation progressive du cœur de la planète n’aurait pas donné naissance à une couche de graphite comme on le pensait jusqu’à présent. À la place, le carbone se serait accumulé sous forme… de diamant brut.

Ce matériau étant moins dense que les autres métaux du cœur, il aurait flotté jusqu’à sa surface pour s’installer à l’interface entre le cœur et le manteau (ou CMB, pour core-mantle boundary). Et nous ne parlons pas de quelques pierres précieuses isolées, mais bien d’un immense gisement. Selon les simulations des chercheurs, cette couche mesurait environ 1 km d’épaisseur à la fin du processus de cristallisation, et elle aurait continué de grandir depuis ; aujourd’hui, elle dépasserait les 15 kilomètres d’épaisseur. En se basant sur ce chiffre et sur le rayon du cœur (environ 2000 km), on peut estimer le volume total de cette couche de diamant à plus de 750 millions de kilomètres cubes !

Des informations précieuses pour les planétologues

L’abondance de ce matériau aurait des implications assez profondes par rapport à la géologie de la planète. On sait par exemple que Mercure dispose d’un champ magnétique étonnamment intense par rapport à sa taille. Jusqu’à présent, personne n’a réussi à déterminer pourquoi ; mais cette couche de diamant permettrait d’expliquer ce phénomène de manière très convaincante.

En effet, la conductivité thermique du diamant est élevée, ce qui signifie qu’il est capable de transférer de la chaleur de manière très efficace. Cette couche conductrice contribue fortement aux transferts de chaleur du cœur externe liquide au manteau. Ces flux de chaleur affectent alors les mouvements de convection qui génèrent le champ magnétique des planètes, augmentant l’intensité de ce dernier.

Toutes ces informations pourraient aussi aider les planétologues à mieux cerner l’histoire de certaines autres planètes, en particulier celles qui sont riches en carbone.

Peut-on extraire ce diamant et le ramener sur Terre ?

Reste encore une question inévitable : pourrait-on extraire ce diamant et le rapatrier sur Terre ? Au risque d’en décevoir certains, à l’heure actuelle, la réponse est un « non » cinglant, et ce pour plusieurs raisons.

La première, c’est que ce gisement serait entièrement inaccessible. On estime que l’interface cœur-manteau de Mercure est située à plus de 400 km de profondeur, ce qui est très largement hors de portée de tous les systèmes de forage actuels. Pour référence, le record sur Terre dépasse à peine les douze kilomètres. Et même si nous étions capables d’aller plus loin, les contraintes de température et de pression deviendraient rapidement ingérables. Pour forer à cette profondeur, il faudrait sans doute découvrir un nouveau super-matériau incroyablement résistant et y intégrer un système de refroidissement extrêmement complexe et massif.

Et si nous étions en mesure de résoudre cet énorme problème d’ingénierie, nous serions complètement incapables de déployer une telle infrastructure sur Mercure. À ce jour, aucune machine humaine ne s’est jamais posée sur cette planète. Et à l’heure actuelle, nous ne sommes largement pas capables de construire un système de propulsion assez performant et efficient pour permettre à une simple petite sonde de revenir sur Terre après s’y être posé. Ce n’est donc pas demain la veille que nous aurons la possibilité de déployer un énorme système de forage sur Mercure, puis d’en revenir avec un conteneur rempli de minerai.

Et même si l’on part du principe que nous y arriverons un jour, nous n’aurons sans doute aucun intérêt économique à le faire. Pour l’illustrer on peut prendre l’exemple de la mission Mars Sample Return, qui doit aller récupérer les échantillons du rover martien Perseverance au début de la prochaine décennie. C’est un programme à environ 10 milliards de dollars qui est extrêmement complexe au niveau logistique — mais aller récupérer des tubes de poussière de quelques grammes chacun sera un jeu d’enfant par rapport à une mission de forage sur Mercure. Le coût d’une telle initiative serait donc encore bien plus élevé. Pour rentabiliser l’expédition, il faudrait donc ramener plusieurs tonnes de diamant au strict minimum, ce qui est de toute façon impossible à cause des limites technologiques citées plus haut. Dans tous les cas, la synthèse de diamants artificiels et même l’extraction des diamants naturels serait largement plus rentable. Inutile, donc, d’espérer mettre la main sur un diamant mercurien avant de très, très longues années !

Le texte de l’étude est disponible ici.

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