lundi, avril 22, 2024
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Le rover InSight de la NASA aide à créer la première carte détaillée de l’intérieur de Mars

Le sort de presque tout à la surface de la Terre est déterminé par des moteurs infernaux profondément enfouis. Mars n’est pas différent. Désormais, grâce à un robot intrépide stationné sur la surface martienne par la NASA en novembre 2018, les scientifiques disposent d’une carte des abysses géologiques de notre monde voisin, la toute première constituée d’une autre planète.

L’atterrisseur InSight de la NASA a écouté les tremblements de terre et suivi leurs ondes sismiques lors de leur voyage à travers la planète. Un trio d’articles publiés jeudi dans la revue Science, à l’aide des données collectées par InSight, révèle que la planète rouge est quelque chose comme une friandise colossale imaginée par une divinité vorace. Sa croûte est divisée en deux ou trois couches de chocolat volcanique. Le manteau ci-dessous a un rembourrage étonnamment important et rigide ressemblant à du caramel. Et le noyau de la planète est étonnamment léger – moins de nougat au cœur, plus de cœur sirupeux.

Associées aux activités récentes à la surface des nouveaux rovers robotiques de la NASA et chinois, ces missions mettent en évidence les différences marquées entre notre monde bleu et le rouge d’à côté.

Cette enquête sur les entrailles martiennes a été longue à venir. Le manteau solide mais spongieux de la Terre a été aperçu pour la première fois en 1889, lorsque les ondes sismiques d’un tremblement de terre au Japon ont plongé dans et hors de la couche avant d’émerger en Allemagne. Le noyau externe liquide de la Terre a été découvert en 1914 et le noyau interne solide a été révélé en 1936. Des mesures similaires de la lune ont été effectuées lorsque les astronautes d’Apollo ont laissé des sismomètres sur sa surface.

Maintenant, les mêmes mesures de base et fondamentales ont été effectuées sur Mars. Ce travail, mené avec l’un des sismomètres les plus avancés technologiquement jamais construits, représente « un saut majeur dans la sismologie planétaire », a déclaré Paula Koelemeijer, sismologue à Royal Holloway, Université de Londres qui n’a pas été impliquée dans la recherche mais a co-écrit un article de perspective dans Science.

Les missions précédentes sur Mars ont fourni des estimations approximatives des dimensions et des propriétés de ses entrailles. Mais les levés sismologiques d’InSight apportent de la précision. Les modèles utilisés pour simuler l’évolution de Mars peuvent désormais être construits sur les fondements de ces vérités terrain.

Les révélations de la mission InSight seront également utiles pour étudier d’autres mondes en fournissant aux scientifiques un exemple différent de la Terre.

« Si vous êtes médecin et que vous ne pratiquez que sur un seul patient, vous ne serez pas un très bon médecin », a déclaré Mark Panning, sismologue planétaire au Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, en Californie, et co- auteur sur les trois articles.

Mars ressemble plus à un cousin de notre planète qu’à un frère. Six fois moins volumineux, il est étrangement petit – et les preuves géochimiques suggèrent que « c’est cette relique vraiment ancienne du système solaire primitif », a déclaré Christine Houser, sismologue au Earth-Life Science Institute de Tokyo qui n’était pas impliquée dans la recherche. .

Pourquoi le minuscule Mars est-il si physiquement différent de la Terre et de Vénus, une planète considérée comme la jumelle géologique de la Terre ? L’examen médico-légal d’InSight améliore les chances des scientifiques de trouver une réponse et, ce faisant, de mieux comprendre la place de notre planète dans le système solaire.

Au cours des deux dernières années, l’atterrisseur InSight a étudié le magnétisme de la planète rouge, son oscillation en orbite autour du Soleil et les ondes sismiques créées par ses tremblements de terre.

La plupart des séismes se produisent à de faibles profondeurs. Mais une poignée émane de lieux plus profonds, ricochant à travers la planète avant d’atteindre InSight. Les ondes sismiques changent de vitesse et de direction lorsqu’elles traversent différents matériaux, les scientifiques pourraient donc utiliser ces tremblements de terre profonds pour voir ce qui se passe à l’intérieur de Mars.

Cela n’a pas été facile à vivre. Travailler avec un sismomètre solitaire signifie que les scientifiques ont un aperçu décent d’une seule région de Mars plutôt que de la planète entière. Et pour construire une image détaillée du sous-sol, des tremblements de terre puissants et abondants qui traversent une grande partie des profondeurs de la planète seraient l’idéal. Malheureusement, les séismes apparemment peu fréquents de Mars ne sont jamais plus puissants qu’une magnitude de 4,0.

« Nous devions simplement aller de l’avant et voir ce que nous pouvions faire avec ces données », a déclaré Brigitte Knapmeyer-Endrun, sismologue planétaire à l’Université de Cologne et auteur principal de l’article sur la croûte martienne. Malgré les défis, l’équipe a réussi à faire une radiographie détaillée des entrailles de Mars.

Les scientifiques ont confirmé que la croûte est plus épaisse dans les hautes terres du sud et plus mince dans les basses terres du nord, où des océans éphémères se sont peut-être accumulés il y a longtemps. En moyenne, la croûte planétaire a une épaisseur de 15 à 45 milles. Il est également divisé en une couche supérieure constituée principalement de roche volcanique brisée par des météorites, une couche intermédiaire de roche volcanique plus cohérente et, peut-être, une couche inférieure dont les propriétés ne peuvent être établies pour le moment.

Comme celui de la Terre, le manteau de Mars est beaucoup plus épais que sa croûte. Mais la partie rigide du manteau supérieur, qui sur Terre forme la base de plaques tectoniques en constante évolution, est peut-être deux fois plus épaisse sur Mars, peut-être plus.

Cela « pourrait être la simple explication pour laquelle nous ne voyons pas de tectonique des plaques sur Mars », a déclaré Amir Khan, géophysicien à l’ETH Zürich en Suisse et co-auteur des trois études. Une telle rigidité a peut-être empêché la fragmentation des couches supérieures de Mars en plaques tectoniques individuelles, la privant du sculpteur qui a donné à la Terre des montagnes, des bassins océaniques, des volcans et des continents si divers.

Le manteau de Mars nous explique également pourquoi une planète qui a autrefois construit des volcans aussi larges que l’Arizona et qui a fréquemment fait éclater des coulées de lave qui auraient pu couvrir la Grande-Bretagne est maintenant si léthargique sur le plan géologique.

L’activité volcanique et tectonique majeure d’une planète est essentiellement alimentée par le mouvement de la chaleur du sanctuaire intérieur d’une planète à sa coquille la plus externe. Les ondes sismiques atteignant InSight indiquent que le manteau de Mars est relativement froid, empêchant une activité géologique importante en haut.

InSight a également découvert que le manteau de Mars dans son ensemble est environ deux fois moins épais que celui de la Terre – un manque d’isolation qui aurait exacerbé la perte de chaleur de Mars lors de sa forte éruption dans sa jeunesse. (La petite taille de Mars a également permis à une grande partie de sa chaleur primordiale de rayonner dans l’espace.)

Ce mince manteau peut aussi expliquer en partie pourquoi Mars a perdu son champ magnétique protecteur au cours des 700 premiers millions d’années de son histoire. Le champ magnétique terrestre est alimenté par la circulation de courants fer-nickel dans son noyau externe liquide. Vraisemblablement, Mars avait une circulation similaire, mais le refroidissement rapide de ses entrailles a provoqué un blocage de ces courants, coupant sa dynamo magnétique.

Sans bulle magnétique pour protéger Mars du rayonnement solaire, son atmosphère a été emportée comme des confettis. L’eau qui fréquentait autrefois sa surface – si elle n’était pas absorbée par les rochers en dessous – s’est échappée dans l’espace, le transformant en un désert glacial et irradié.

InSight a également vu le noyau de Mars. Avec un rayon de 1 140 milles, il est plus grand que prévu. Il n’est pas non plus très dense, ce qui est « l’un des résultats les plus intrigants que nous ayons trouvés jusqu’à présent », a déclaré Khan.

Le noyau de la Terre est plutôt dense parce que la planète est beaucoup plus grande que Mars, donc tout ce poids écrase le noyau. Mars, étant minuscule, devait avoir un noyau légèrement moins compressé. Mais InSight a découvert que c’est la moitié de la densité de la Terre, ce que le compactage planétaire ne peut pas expliquer.

Cela signifie que le noyau de Mars doit être composé de différentes choses. Comme la Terre, elle contient encore une prépondérance de fer et de nickel, mais elle contient également une fraction importante d’éléments plus légers, comme l’oxygène, le carbone, le soufre et l’hydrogène. La chimie inhabituelle du noyau martien est un autre indice de l’histoire de la formation distinctive de la planète rouge.

Malgré les succès du premier relevé sismique interplanétaire de l’humanité, de nombreuses questions restent sans réponse. Aucun séisme de mars détecté n’a été assez puissant pour atteindre le centre même de la planète, donc les scientifiques ne savent pas si, comme la Terre, Mars a un noyau interne solide. Tout ce que l’on peut dire pour le moment, c’est qu’il a un noyau externe liquide – bien qu’il ressemble plus à une boue et se déplace lentement que celui de la Terre.

Les tremblements de Mars eux-mêmes restent déconcertants. Ils sont peut-être la clé pour voir l’intérieur de la planète, mais leurs origines sont fortement débattues. De nombreux tremblements de terre peu profonds, par exemple, sont plus intenses et plus fréquents pendant les hivers martiens. « C’est étrange, car sur Terre, il n’y a pas de tremblements de terre saisonniers clairs », a déclaré Simon Stähler, sismologue à l’ETH Zürich en Suisse et co-auteur des trois articles.

L’expédition scientifique d’InSight a été prolongée jusqu’en décembre 2022, de sorte qu’à mesure que de nouveaux tremblements de terre surviennent, ces énigmes pourraient être résolues. Mais l’accumulation de poussière sur les panneaux solaires de l’atterrisseur peut tuer le robot dans l’année.

Qu’il périsse tôt ou tard, InSight est déjà un vétéran de Mars. Les visiteurs robotiques plus récents commencent tout juste. Le rover chinois Zhurong, qui a atterri en mai, explore une autre région, Utopia Planitia, et prend des photos du parachute qui l’a aidé à atterrir en toute sécurité.

Le rover Perseverance de la NASA, qui a atterri à Jezero – un cratère de 30 miles abritant autrefois un lac rempli par un delta de rivière – en février, s’est réchauffé pour son acte principal : la recherche de signes d’une ancienne vie microbienne.

Mercredi, Jennifer Trosper, chef de projet Persévérance, a annoncé que la mission avait testé l’une des fonctions les plus importantes du rover : la capacité d’ouvrir l’un de ses tubes d’échantillon de la taille d’un doigt, de le sceller et de le stocker à l’intérieur du rover.

L’objectif principal de Persévérance est de forer dans Jezero et d’obtenir au moins 20 carottes de roche différentes. Ces échantillons martiens vierges doivent être livrés sur Terre en 2031, où ils seront soumis à un examen scientifique intense. L’équipe se prépare maintenant à récupérer et à stocker le tout premier échantillon de roche de la mission dans le courant du mois d’août.

La persévérance est sur le point de révolutionner la compréhension scientifique de la surface martienne. InSight a fourni un accès révélateur au monde souterrain martien. Les efforts de changement de paradigme de ces missions signifient qu’un jour, nous pouvons prétendre connaître non pas une mais deux planètes, à l’intérieur et à l’extérieur.

 

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