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Mars InSight: pourquoi nous écouterons l’atterrissage du rover Perseverance

Cet article a été initialement publié sur La conversation. La publication a contribué à l’article à 45secondes.fr’s Voix d’experts: Op-Ed & Insights.

Benjamin Fernando, Doctorante et chargée de cours à l’université d’Oxford

Au moment où j’écris ceci, le Perseverance Rover de la NASA fonce vers Mars à une vitesse de plus de 80 000 km / h et devrait atterrir sur la planète rouge le 18 février. Atterrir sur Mars n’est pas une mince affaire – le vaisseau spatial devra décélérer de plus de 30 fois la vitesse du son à l’arrêt en quelques minutes, alors qu’il est chauffé à plus de 1000 ° C par friction avec l’atmosphère.

À un peu plus de 3000 km du site d’atterrissage de Perseverance, une autre mission de la NASA, InSight, gardera l’oreille ouverte. L’objectif principal d’InSight est l’exploration sismique de Mars, et il écoute les «marsquakes» depuis novembre 2018.

Il y a deux ans, l’équipe InSight a annoncé la première détection réussie d’un tremblement de terre sur une autre planète – 30 ans après la première tentative. Les tremblements de terre sont très différents de ceux ici sur Terre, mais la raison exacte pour laquelle c’est le cas reste un mystère.

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Sur Terre, un réseau de milliers de stations sismiques enregistre les vibrations des tremblements de terre qui traversent l’intérieur de la planète. En utilisant les données du réseau sismique mondial, nous pouvons déterminer rapidement l’ampleur d’un séisme, le lieu et le moment où il s’est produit. Comme différents types d’ondes sismiques se propagent dans différentes directions et à des vitesses différentes, cela nous permet également de construire une image de l’intérieur de la Terre.

Sur Mars, où nous n’avons qu’une seule station sismique, c’est beaucoup plus difficile à faire. InSight a récemment célébré son premier anniversaire martien (qui équivaut en fait à 687 jours terrestres). Pendant ce temps, il a détecté des centaines d’événements de tremblement de terre. Mais nous n’avons pas été en mesure de déterminer les paramètres de la source de l’un d’entre eux, tels que leur taille ou leur emplacement. Il serait inestimable d’avoir une source avec des propriétés connues, ce qui nous offrirait une chance de « calibrer » l’appareil afin que nous ayons un point de référence pour d’autres mesures. Cela peut alors nous aider à créer des modèles précis de l’intérieur martien.

Expérience d’étalonnage

Donc, comme les tremblements de terre sont courants et que nous avons beaucoup de stations sismiques, il est relativement simple de mettre en place une expérience d’étalonnage sur Terre. Mais sur Mars, les événements sismiques sont beaucoup plus rares. Heureusement, l’entrée, la descente et l’atterrissage du rover Perseverance sont si énergiques qu’il produit des signaux détectables par les sismomètres. Et nous en connaîtrons les paramètres, tels que l’endroit où le rover va atterrir, son poids, sa vitesse d’atterrissage, etc. Pourrions-nous donc l’utiliser comme source d’étalonnage? Nous avons récemment évalué cela.

La persévérance touche le sol.

L’atterrissage sera-t-il assez bruyant? (Crédit d’image: NASA / JPL-Caltech)

Il existe trois types de signaux sismiques produits par des événements d’atterrissage. Premièrement, la décélération rapide de l’engin spatial produit un boom sonique. Cette onde de choc se propage vers le sol, où deux processus peuvent produire des signaux détectables. Une partie de l’énergie du boom sonique peut être piégée par des couches de vent dans l’atmosphère, qui la canalisent de manière très efficace sur de grandes distances. Le boom sonique peut également frapper la surface, créant des ondes sismiques qui se propagent dans le sol. Nous avons évalué les amplitudes probables de ces deux signaux à l’emplacement d’InSight, mais nous avons constaté qu’il était peu probable qu’ils soient détectables.

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Mais le troisième type de signal est plus prometteur. Pendant la séquence d’atterrissage, Perseverance éjectera deux gros poids. Ces dispositifs d’équilibrage de masse de croisière (CMBD) sont utilisés pour contrôler la trajectoire de l’engin spatial lors de son voyage de la Terre à Mars, mais sont largués à plus de mille kilomètres au-dessus de la surface. Pour cette raison, ils ne sont pas ralentis par la décélération du reste de l’engin spatial, mais devraient toucher la surface à des milliers de kilomètres à l’heure, produisant des cratères de plusieurs mètres de rayon.

Cela transmettra une énorme quantité d’énergie dans le sol, ce qui produira des ondes sismiques. Nous avons estimé que ces signaux seront suffisamment «forts» pour être détectés par les sismomètres d’InSight environ 40% du temps dans le meilleur des cas. Les incertitudes de nos estimations sont importantes, principalement parce que personne n’a jamais essayé de détecter un événement d’impact à ces distances auparavant (bien que les fans de la série Netflix Away se souviendront d’un scénario similaire en utilisant InSight dans ce programme).

Nos résultats aideront néanmoins à comprendre comment l’intérieur de Mars est structuré et comment les ondes sismiques s’y propagent. C’est la première fois que quelqu’un essaie d’utiliser un vaisseau spatial à la surface d’une autre planète pour détecter l’arrivée d’un autre vaisseau spatial – c’est donc vraiment sans précédent. Souhaitez-nous bonne chance pour garder une oreille attentive au sol, pour ainsi dire.

Vous pouvez en savoir plus sur les trois missions de Mars arrivant sur la planète rouge en février dans le premier épisode de notre nouveau podcast, La conversation hebdomadaire – le monde expliqué par des experts. Abonnez-vous partout où vous recevez vos podcasts.

Cet article est republié à partir de La conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.

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