Le cœur de la planète Mars révélé par des ondes sismiques le traversant
Selon les données sismiques obtenues grâce à l’atterrisseur InSight de la NASA, qui a surveillé les entrailles de la planète rouge pendant 4 ans, le centre de Mars est un alliage de fer liquide, auquel se mêlent des quantités étonnamment importantes de soufre et d’oxygène.
Image d’entête : vue d’artiste de la structure interne de Mars. (CNRS/ IPGP/ David Ducros)
Ces informations pourraient aider les scientifiques à améliorer leur connaissance sur l’histoire de Mars et à déterminer pourquoi elle est différente de la Terre, une planète aride et sans vie, alors que la nôtre est luxuriante et foisonnante.
Selon le géologue Vedran Lekic, de l’université du Maryland (Etats-Unis) :
En 1906, des scientifiques ont découvert pour la première fois le noyau de la Terre en observant comment les ondes sismiques des tremblements de terre étaient affectées en le traversant. Plus de cent ans plus tard, nous appliquons notre connaissance des ondes sismiques à Mars. Avec InSight, nous découvrons enfin ce qui se trouve au centre de Mars et ce qui la rend à la fois si semblable et si différente de la Terre.
Les tremblements de terre ne sont pas seulement des grondements qui impliquent une activité interne dans un objet donné. Nous disposons désormais de la technologie nécessaire pour les utiliser comme une sorte de radiographie acoustique. Ils se propagent vers l’extérieur à partir de leur point d’origine, rebondissant à l’intérieur d’une planète, d’une lune ou d’une étoile avant de se dissiper. Mais la façon dont ils se déplacent et se réfléchissent sur certains matériaux permet aux scientifiques de dresser des cartes de la composition de l’intérieur de ces corps.
Pendant la période relativement courte où elle a surveillé l’intérieur de Mars, la sonde InSight a détecté des centaines de tremblements de terre, ce qui a permis d’obtenir des informations détaillées sur l’intérieur de la planète. Les scientifiques ont ainsi pu dresser la première carte détaillée des entrailles de Mars et en apprendre davantage sur l’état de l’activité intérieure de la planète et il n’est pas aussi mort qu’on le pensait.
Le noyau martien n’a pas été sondé, mais en 2021, InSight a enregistré deux événements majeurs de l’autre côté de la planète : un “marsquake” géant, plus important que tout ce que l’atterrisseur avait détecté, et un impact de météorite qui a ébranlé Mars. Ces événements s’étant produits de l’autre côté de la planète, InSight a pu analyser différentes ondes : celles qui ont contourné Mars et celles qui l’ont traversée, ce qui a donné les premières ondes sismiques dont nous savons qu’elles se sont déplacées dans le noyau martien.
L’impact d’une météorite crée des ondes sismiques qui se propagent à la surface de Mars et sont enregistrées par le sismomètre de l’atterrisseur Insight. (Doyeon Kim, Martin van Driel, Christian Boehm)
Ces ondes révèlent la densité et la compressibilité des différents matériaux qu’elles traversent, ce qui permet à une équipe dirigée par la planétologue Jessica Irving, de l’université de Bristol (Royaume-Uni), de déterminer de quoi est constitué le noyau martien.
Et c’est là que les choses deviennent intéressantes. Contrairement au noyau terrestre, qui semble constitué d’un noyau externe liquide, d’un noyau interne solide et d’un noyau interne encore plus dense, le noyau de Mars semble être constitué d’un liquide visqueux sur toute sa longueur. Et Mars a une proportion très élevée d’éléments plus légers mélangés dans le noyau interne. Environ un cinquième de son poids est constitué de ces éléments, principalement du soufre, avec de plus petites quantités d’oxygène, de carbone et d’hydrogène. Cela signifie que le noyau est moins dense et plus compressible que celui de la Terre, ce qui pourrait aider les scientifiques à mieux appréhender les différences entre ces deux planètes.
Représentation artistique du parcours des ondes sismiques dans le noyau martien. (NASA/ JPL et Nicholas Schmerr)
Nous savons depuis longtemps que Mars ne possède pas de champ magnétique global. Sur Terre, le champ magnétique contribue notamment à empêcher l’atmosphère et l’eau de s’échapper dans l’espace. Connu sous le nom de dynamo terrestre ou géodynamo, ce champ magnétique est produit dans le noyau de la Terre. La chaleur se déplace du noyau interne vers le noyau externe, ce qui génère des courants circulants qui se tordent sous l’influence de la rotation de la planète. C’est ainsi que se crée et se maintient le champ magnétique.
De précédentes recherches au cours desquelles les scientifiques ont simulé le noyau martien ont suggéré que la présence d’éléments plus légers dans ce dernier pourrait avoir joué un rôle important dans la destruction de la dynamo et du champ magnétique. Nous disposons désormais d’informations détaillées sur ce qu’il contient réellement, ce qui permettra aux scientifiques de reconstituer l’histoire de Mars avec plus de précision.
Pour Lekic :
À certains égards, c’est une véritable énigme. Par exemple, il y a de petites traces d’hydrogène dans le noyau de Mars. Cela signifie que certaines conditions ont dû être réunies pour permettre à l’hydrogène de se trouver là, et nous devons comprendre ces conditions pour comprendre comment Mars a évolué pour devenir la planète qu’elle est aujourd’hui.
Ces informations pourraient aider à améliorer notre capacité à rechercher la vie en dehors du système solaire. Mars et la Terre se ressemblent à bien des égards et déterminer en quoi elles diffèrent, et pourquoi, peut aider les scientifiques à identifier les mondes extraterrestres les plus susceptibles d’abriter la vie. Cela peut également nous en apprendre davantage sur les différentes façons dont les planètes se forment, grandissent et changent au fil du temps, même à partir de matériaux similaires autour d’une même étoile.
Selon Irving :
Il s’agissait d’un effort considérable, impliquant des techniques sismologiques de pointe qui ont été affinées sur Terre, en conjonction avec de nouveaux résultats obtenus par des physiciens des minéraux et les idées des membres de l’équipe qui simulent la façon dont l’intérieur des planètes évolue au fil du temps. Mais le travail a porté ses fruits et nous en savons désormais beaucoup plus sur ce qui se passe à l’intérieur du noyau martien.
L’étude publiée dans The Proceedings of the National Academy of Science : First observations of core-transiting seismic phases on Mars et présentée sur le site de l’Université du Maryland : Scientists Detect Seismic Waves Traveling Through Martian Core for the First Time.