La structure interne de Mars révèle ses secrets grâce à la mission Insight

23 juillet 2021 à 15h35
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Mars structure interne SEIS © © IPGP/David Ducros
Les observations depuis l'espace et le sol martien avaient déjà permis d'élaborer un modèle schématique de la structure interne de Mars (illustration). Les deux premières années d'InSight ont cependant permis d'affiner grandement les modèles théoriques, grâce à des mesures directes © IPGP/David Ducros

Mars est la planète du système la plus étudiée par les nations du monde entier. Mais malgré près d’un demi-siècle d’explorations, la structure profonde de la planète restait encore un mystère. Grâce au sismomètre SEIS intégré à la sonde InSight, on connaît désormais les grandes lignes de l’anatomie martienne.

Une véritable prouesse étant donné la taille extrêmement réduite des outils déposés à la surface de la planète rouge.

Un défi scientifique et technologique

La connaissance de la géologie profonde est essentielle pour connaître l’histoire de la planète Mars. Ce n’est qu’en étudiant sa structure interne actuelle que l’on pourra comprendre quand et comment Mars a perdu sa magnétosphère, puis une grande partie de son atmosphère, voire de ses océans.

Sur Terre, c’est la sismologie qui fournit les principales données sur les entrailles de notre planète. Mais s’il est possible, chez nous, d’installer des milliers de sismomètres dans des conditions et des emplacements idéaux, les agences spatiales n’ont pas ce luxe concernant les autres planètes de notre système solaire. Pour sa sonde InSight, la NASA a sélectionné le sismomètre à très large bande SEIS, conçu en France.

Ce dernier a la lourde tâche de cartographier la structure interne de Mars à partir d’une seule source, sans possibilité de triangulation donc. Sans possibilité de comparer une même onde sismique depuis plusieurs points, SEIS doit contourner le problème, et s’attèle donc à comparer une onde sismique directe avec les « échos » que cette onde provoque en se reflétant sur un milieu différent.

Anatomie de la planète Mars

Cela demande, bien évidemment, une extrême précision, d’autant plus que les séismes sur Mars dépassent rarement une magnitude 3,5. SEIS est d’ailleurs si sensible que les équipes universitaires françaises, suisses, britanniques ou encore américaines chargées d’en exploiter les données ont dû « effacer » le bruit du vent et les effets de la dilatation thermique pour pouvoir exploiter au mieux les données fournies.

Au final, SEIS a pu repérer près de 600 séismes. Le travail d’analyse a permis de démontrer que la croûte de Mars présente plusieurs strates, à respectivement 10, 20 et 35 km de profondeur, témoignant de l’activité tectonique passée de la planète. Plus en profondeur, SEIS a mis en avant le manteau de la planète, non seulement sa dimension, mais également sa température. Henri Samuel, du CNRS, précise ainsi que cela « permet d’estimer le flux de chaleur de Mars qui serait ainsi de trois à cinq fois plus faible que celui de la Terre, et d’émettre des contraintes sur la composition de la croûte martienne qui concentrerait plus de la moitié des éléments radioactifs producteurs de chaleur présents dans la planète ».

Enfin, au cœur de Mars, les chercheurs ont pu effectuer la mesure tant attendue du noyau en fusion de la planète, qui ferait entre 1 790 km et 1 870 km de rayon, ce qui permet aussi de déduire partiellement la composition de ce dernier. InSight étant prolongé de deux ans supplémentaires, de nouvelles données devraient permettre d’affiner ces premiers résultats.

Source : CNRS

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