Selon de nouvelles analyses des données de l’instrument SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure) déployé lors de la mission InSight de la NASA, Mars a probablement une croûte épaisse de 24 à 72 km (15-45 miles) avec une lithosphère très profonde proche de 500 km (311 milles); semblable à la Terre, une couche à faible vitesse existe probablement sous la lithosphère martienne ; la croûte de Mars est probablement fortement enrichie en éléments radioactifs qui contribuent à chauffer cette couche au détriment de l’intérieur ; le noyau martien est liquide et large, 1 830 km (1 137 miles), ce qui signifie que le manteau n’a qu’une seule couche rocheuse au lieu de deux comme la Terre. Ces résultats apparaissent dans trois articles de la revue Science.
Vue schématique de la propagation des ondes sismiques dans la croûte martienne et des conversions sismiques à la base de la discontinuité, à une profondeur de 10 km (6,2 miles). Crédit image : IPGP.
Comme la Terre, Mars s’est réchauffée lorsqu’elle s’est formée à partir de la poussière et de gros amas de matière météoritique en orbite autour du Soleil qui ont contribué à façonner notre premier système solaire.
Au cours des premières dizaines de millions d’années, la planète s’est séparée en trois couches distinctes – la croûte, le manteau et le noyau – dans un processus appelé différenciation.
Une partie de la mission d’InSight consistait à mesurer la profondeur, la taille et la structure de ces trois couches.
“Lorsque nous avons commencé à élaborer le concept de la mission il y a plus de dix ans, les informations contenues dans ces articles correspondent à ce que nous espérions obtenir à la fin”, a déclaré le chercheur principal d’InSight, le Dr Bruce Banerdt, chercheur au Jet Propulsion Laboratory de la NASA. .
« Cela représente le point culminant de tout le travail et de toutes les inquiétudes au cours de la dernière décennie. »
Les tremblements de terre que la plupart des gens ressentent proviennent de failles causées par le déplacement des plaques tectoniques.
Contrairement à la Terre, Mars n’a pas de plaques tectoniques ; sa croûte est plutôt comme une assiette géante. Mais des failles, ou fractures rocheuses, se forment toujours dans la croûte martienne en raison des contraintes causées par le léger rétrécissement de la planète au fur et à mesure qu’elle continue de se refroidir.
Les membres de l’équipe InSight passent une grande partie de leur temps à rechercher des rafales de vibration dans les sismogrammes, où le moindre mouvement sur une ligne peut représenter un tremblement de terre ou, d’ailleurs, un bruit créé par le vent.
Si les ondulations du sismogramme suivent certains schémas connus (et si le vent ne souffle pas en rafales en même temps), il y a une chance qu’il s’agisse d’un tremblement de terre.
Les ondulations initiales sont des ondes primaires, ou P, qui sont suivies d’ondes secondaires, ou S. Ces ondes peuvent également réapparaître plus tard dans le sismogramme après s’être réfléchies sur les couches à l’intérieur de la planète.
«Ce que nous recherchons, c’est un écho», a déclaré le Dr Amir Khan, chercheur à l’ETH Zurich.
« Nous détectons un son direct – le tremblement de terre – puis écoutons un écho provenant d’un réflecteur profondément sous terre. »
“La superposition dans la croûte est quelque chose que nous voyons tout le temps sur Terre”, a déclaré le Dr Brigitte Knapmeyer-Endrun, chercheuse à l’Université de Cologne.
“Les oscillations d’un sismogramme peuvent révéler des propriétés telles qu’un changement de porosité ou une couche plus fracturée.”
Vue d’artiste de la structure interne de Mars. Crédit image : David Ducros / IPGP.
Les scientifiques d’InSight ont découvert que la croûte martienne était plus mince que prévu et pourrait avoir deux ou même trois sous-couches.
Il va jusqu’à 20 km (12,4 miles) s’il y a deux sous-couches, ou 37 km (23 miles) s’il y en a trois.
En dessous se trouve le manteau, qui s’étend sur 1 560 km (969 miles) sous la surface.
Au cœur de Mars se trouve le noyau, qui a un rayon de 1 830 km. Confirmer la taille du noyau fondu était particulièrement excitant pour les auteurs.
«Cette étude est une chance unique dans une vie», a déclaré le Dr Simon Stähler, chercheur à l’ETH Zurich.
« Il a fallu des centaines d’années aux scientifiques pour mesurer le noyau de la Terre ; après les missions Apollo, il leur a fallu 40 ans pour mesurer le noyau de la Lune. InSight n’a pris que deux ans pour mesurer le cœur de Mars.
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Amir Khan | et al. 2021. Structure du manteau supérieur de Mars à partir des données sismiques InSight. Science 373 (6553): 434-438; est ce que je: 10.1126/science.abf2966
Brigitte Knapmeyer Endrun et al. 2021. Épaisseur et structure de la croûte martienne à partir des données sismiques InSight. Science 373 (6553): 438-443; est ce que je: 10.1126/science.abf8966
Simon C. Stähler et al. 2021. Détection sismique du noyau martien. Science 373 (6553): 443-448; est ce que je: 10.1126/science.abi7730
