Calculateur de densité planétaire

Nous n'avons jamais foré la Terre à plus de 12 km de profondeur, et pourtant nous savons que son noyau est de fer. L'astuce, c'est la densité moyenne : ρ = 3M/(4πR³). La masse s'obtient en chronométrant les orbites de lunes ou de sondes ; le rayon, par occultations ou altimétrie radar. La densité obtenue, comparée aux équations d'état de la roche, de la glace et du fer à haute pression, permet de cerner quel mélange de matériaux doit se trouver à l'intérieur. Une densité inférieure à ~2 g/cm³ exclut une fraction rocheuse significative. Au-delà de ~5 g/cm³, un grand noyau de fer devient presque inévitable. La sismologie et les mesures du moment d'inertie affinent le tableau — mais la densité seule fait l'essentiel du travail avant même l'envoi d'une sonde.

La masse volumique mesure simplement la quantité de matière tassée dans un espace donné, en grammes par centimètre cube. Comparer ce seul nombre d'un monde à l'autre permet de deviner de quoi une planète est faite sans jamais y atterrir. Un cas frappant : la masse volumique moyenne de Saturne n'est que d'environ 0,69 g/cm³, moins que l'eau, si bien qu'un océan assez vaste la ferait flotter, tandis que la Terre rocheuse, à 5,51 g/cm³, est la planète la plus dense du Système solaire.

Les grandes planètes se compriment elles-mêmes : leur propre gravité tasse l'intérieur, si bien que la masse volumique moyenne mesurée dépasse la valeur naturelle du matériau. Les astronomes corrigent cet effet pour retrouver la masse volumique non comprimée. Une fois corrigée, c'est Mercure, et non la Terre, qui ressort la plus dense, à environ 5,3 g/cm³ contre ~4,4 pour la Terre, trahissant un noyau de fer démesuré occupant près de 85% de son rayon.