Mars : l'étonnante structure de la planète rouge enfin révélée après 2 ans d'analyses

Des scientifiques viennent de découvrir comment est composée la structure interne de la planète Mars. Découvrez tout ce que révèle l'étude des séismes martiens dans cet article.

Écouter des murmures dans le vent de mars 

Depuis 2019, les scientifiques ont collecté et analysé assez de données sismiques pour déterminer un modèle de la structure interne de Mars. Pendant une année martienne, ce qui correspond à presque 2 années terrestres, l'équipe internationale du Mars Quake Service de la mission InSight de la NASA a collecté des données à l'aide du premier sismomètre martien : l'instrument Seis. 

Depuis le début des analyses, presque 700 événements ont été répertoriés, parmi lesquels une soixantaine de séismes martiens, dont une dizaine assez distincts pour déterminer un modèle de structure interne de la planète rouge.

Sur Terre, les séismes sont forts en raison de la tectonique des plaques, alors que sur Mars, dès le lever du soleil, un bruit sismique important généré par l'atmosphère et par sa turbulence font en sorte que les séismes sont beaucoup plus faibles que ce à quoi l'on pouvait s'attendre. Ainsi, pour les scientifiques, cela revient à tenter d'écouter des murmures parmi du brouhaha.

Lorsque le soleil se couche, le bruit sismique diminue, et plus particulièrement pendant la première partie de la nuit, à tel point que le capteur météorologique d'InSight n'arrive plus à mesurer le vent. Pendant ces quelques heures, de petits séismes de magnitude inférieure à 3,7 ont pu être détectés, même à des distances allant jusqu'à plusieurs milliers de kilomètres. Par ailleurs, certains séismes avaient un "rapport signal sur bruit" - autrement dit un indicateur de la qualité de la transmission d'une information - assez bon pour en extraire des informations.

Notez enfin que, pour déterminer le modèle de structure, le temps d'arrivée du séisme et sa distance, plusieurs stations sont requises. Or, sur Mars, la station InSight était la seule à disposition des scientifiques. Ces derniers sont cependant parvenus à contourner le problème en recherchant, identifiant et validant dans les enregistrements sismiques la signature d'ondes ayant interagi différemment avec les structures internes de Mars. Par ailleurs, ces mesures ont été recoupées avec des modélisations minéralogique et thermique de la structure interne. Cette méthode est une véritable révolution pour la sismologie planétaire.

de quoi mars est constituée ?

En plus de la Terre et de la Lune, la structure interne de Mars est donc enfin connue grâce à la sismologie. Avant la mission InSight, les scientifiques avaient calculé que l'épaisseur de la croûte de Mars devait être comprise entre 30 et 100 kilomètres. En ce qui concerne la structure profonde, ils avaient estimé qu'un noyau devait existé et que son rayon devait mesurer entre 1400 et 2000 kilomètres.

Les articles publiés dans le journal Science, sont cosignés par la collaboration InSight, et concernent la croûte, le manteau, et le noyau de la planète rouge. Le premier article fait état de plusieurs discontinuités dans la croûte martienne. Une première à environ 10 kilomètres de profondeur, marque la séparation entre une structure très altérée - le résultat d’une très ancienne circulation de fluide - et une croûte peu altérée. En dessous, une structure géologique peu altérée existerait avec une seconde discontinuité vers 20 km, puis une troisième, moins marquée, vers 35 km.

En ce qui concerne le manteau, les scientifiques ont croisé les informations avec les variations de vitesse des ondes générées directement par le séisme et celles générées lors de la réflexion de ces ondes directes sur la surface. En effet, ces différences permettent de déterminer la structure du manteau supérieur de Mars. Les résultats suggèrent que la température du manteau de la planète rouge augmente avec la profondeur jusqu’à atteindre un peu plus de 1500°C entre 500 et 600 kilomètres de profondeur. 

La taille du noyau de Mars a été estimée entre 1790 kilomètres et 1870 kilomètres de rayon. Par ailleurs, une telle taille impliquerait la présence d'éléments chimiques légers dans le noyau externe liquide. Mais ce type de taille exclu l'existence à la base du manteau d'une couche de "bridgmanite", qui est un silicate de fer et de magnésium qui constitue l'essentiel du manteau terrestre entre 660 et 2700 kilomètres de profondeurs.

L'analyse de ce phénomène a été menée par Philippe Lognonné qui est un professeur en géophysique et planétologie à l'Institut de Physique du Globe de Paris. Si cet article vous a intéressé, vous aimerez certainement découvrir ce cliché de Mars à la résolution inédite capturé par Curiosity.