Les études de la propagation des ondes sismiques sur Mars permettent de connaitre sa structure interne

 Thèmes : planétologie, structure interne, ondes sismiques

L'étude de la propagation des ondes sismiques (vitesses, trajectoire, nature (compression (ondes P) ou cisaillement (ondes S)...) a été d'une grande importance pour connaitre la structure de la Terre car elle dépend des discontinuités à l'intérieur de celle-ci. Ces mêmes méthodes peuvent être appliquées depuis 2018 sur Mars grâce à la mission InSight de la NASA en collaboration avec les Européens.

Module InSight qui est sur Mars depuis le 26 Novembre 2018

Un bras robotique dépose le sismomètre SEIS sur le sol martien

Une série d'articles a été publiée récemment dans la revue Science à ce sujet. Le module InSight (posée sur une grande plaine martienne appelée Elysium Planitia non loin d'un complexe de volcans appelé Elysium) possède un sismomètre SEIS de conception en partie française. Les toutes premières sondes qui avaient été envoyées sur Mars en 1976, les sondes Viking, possédaient des sismomètres mais des problèmes techniques étaient intervenus et la plupart des données n'avaient pas été exploitables. Néanmoins, il avait pu être estimé que la croute martienne sur le point d'atterrissage de Viking avait entre 14 et 18 km d'épaisseur. SEIS, lui, fonctionne très bien et a pu détecter plus de 600 évènements sismiques en 2 ans (des séismes plutôt faibles, jamais plus de 3,7 sur l'échelle de Richter). Il a fallu tout de même soustraire les vibrations provoquées par le vent de l'atmosphère martienne.

Une première discontinuité a pu être mise en évidence à 10 km (hypothèse : il s'agirait de roches altérées par des circulations d'eau) puis deux autres à 25 et 35 km. La limite croute/manteau correspond à l'une de ces deux discontinuités, sans doute celle à 25 km qui est plus marquée. La minéralogie du manteau martien est déjà relativement bien connue grâce aux météorites, ce qui a permis de "traduire" la vitesse mesurée des ondes sismiques en température. Cela a permis de trouver le gradient de température et donc le flux de chaleur traversant le manteau. Ce flux est environ 4 fois plus faible que celui de la Terre. La lithosphère est très épaisse : près de 500 km.

Il a été confirmé que la noyau ferreux est liquide (ce que beaucoup de modèle prédisait, mais maintenant on en a la certitude) et son rayon a pu être mesuré : 1830 km, ce qui correspond aux estimations les plus hautes qui avaient été faites jusque là. Cela implique que ce noyau est sans doute moins dense que prévu. Et même si ce noyau est liquide comme celui de la Terre, la circulation doit y être différente car il n'y a pas de véritable champ magnétique sur Mars. 

La mission va continuer encore au moins un an. Les chercheurs espèrent qu'un gros séisme frappe Mars d'ici là, car plus les ondes sont puissantes plus elles peuvent apporter d'informations.

Une vidéo pour avoir plus de détails :

D'après cet article du journal du CNRS