Gauff parecia estar em grandes apuros no início do encontro, com a belga a alterar inteligentemente o ritmo dos seus golpes para frustrar a adolescente, que foi quebrada pela segunda vez quando o seu forehand foi longo no set point. Mertens aproveitou a oportunidade para fazer o papel de estraga-prazeres perante um público esgotado no Arthur Ashe Stadium, acalmando os fãs, cada vez mais tensos, com um dedo de silêncio depois de ganhar.
Depois de algumas trocas de breaks no início do segundo set, Gauff aproveitou o momento para se impor quando quebrou para uma vantagem de 4-3, levantando os braços e apontando para a orelha quando o seu winner de backhand empatou a contenda a um set cada.
O terceiro set foi de sentido único, com a rápida defesa de Gauff, o seu serviço certeiro e o seu excelente jogo na rede a dominarem a antiga jogadora, duas vezes vencedora dos quartos de final, Mertens.
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A próxima partida de Gauff, sexta cabeça de série, será contra a veterana Caroline Wozniacki, que teve de fazer uma reviravolta por um resultado semelhante no início do dia para derrotar a americana Jennifer Brady por 4-6 6-3 6-1.
"É um confronto que eu nunca pensei que teria que jogar", disse Gauff sobre a ex-número um do mundo Wozniacki, que se reformou em 2020 para começar uma família e voltou ao jogo no mês passado: "Quando ela se retirou, lembro-me de dizer que gostaria de ter jogado com ela. Esse desejo tornou-se realidade, por isso estou muito entusiasmada... Ela ainda está em forma e continua forte. Acho que vai ser um jogo emocionante".
Na vertente masculina, Taylor Fritz, Frances Tiafoe, Tommy Paul e Ben Shelton passaram com segurança aos oitavos de final, aumentando as esperanças de um primeiro campeão nacional masculino em duas décadas.
Passaram 78 Grand Slams desde que Andy Roddick venceu o US Open de 2003 e há uma crença crescente de que o talento está lá para acabar com a seca de campeões americanos.
Fritz, nono cabeça de série, é visto como o principal candidato dos Estados Unidos ao título e abriu caminho até à quarta ronda com uma goleada de 6-1 6-2 6-0 sobre o qualifier checo Jakub Mensik, de 18 anos.
Tiafoe, que eletrizou o torneio com a sua corrida até às meias-finais no ano passado, está mais uma vez a entusiasmar o público da casa, avançando com uma vitória por 4-6 6-2 6-3 7-6(6) sobre o astuto veterano francês Adrian Mannarino.
Paul, décimo quarto cabeça de série, superou um contratempo no terceiro set para despachar o espanhol Alejandro Davidovich Fokina por 6-1 6-0 3-6 6-3 e vai enfrentar o compatriota Shelton, de 20 anos, que venceu Aslan Karatsev por 6-4 3-6 6-2 6-0.
"Tremendo", disse Tiafoe, resumindo os resultados dos EUA até agora: "Vamos continuar a fazê-lo. Este é um grupo que tinha muita capacidade. Sempre teve muito talento. Olhamos para um tipo, o Tommy Paul, que demorou algum tempo a arrancar. Ele acredita mais do que ninguém neste momento. É óbvio que o Taylor tem estado a jogar bem há algum tempo. Eu próprio. O Ben teve um ano de altos e baixos, mas agora está a jogar um excelente ténis. "É bom ver muitos jogadores a jogar bem. Espero que continuemos a fazê-lo."