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Des études géologiques et géophysiques sur le sous-sol martien sont prêtes à nous livrer les secrets de la formation des planètes rocheuses

InSight, le premier atterrisseur robotisé conçu pour étudier les entrailles de la planète rouge, a achevé sa première année complète de service et entre dans les annales grâce à toute une série de découvertes scientifiques. Les informations géologiques détaillées collectées par les scientifiques financés par l’UE ont été fondamentales pour interpréter l’activité sismique enregistrée par l’instrument hypersensible de l’atterrisseur.

Espace

En novembre 2018, l’atterrisseur InSight perçait l’atmosphère martienne pour se poser en toute sécurité sur une étendue de lave plate et lisse appelée Elysium Planitia. La mission de cet engin spatial vise à lever le voile la formation et l’évolution d’un corps rocheux en une planète en étudiant la structure et la composition internes de la planète rouge. Les missions précédentes à destination de Mars ont étudié l’histoire de sa surface en examinant des éléments topographiques tels que les canyons, les volcans, les roches et le sol. Jusqu’à présent, un épais voile entourait ce qui se passe à quelques kilomètres sous la surface. «La structure interne de Mars renferme les éléments qui permettraient d’expliquer comment la planète rouge et la Terre ont évolué différemment au fil du temps. Ces informations peuvent également servir à prédire la composition des exoplanètes rocheuses qui présenteraient des propriétés internes similaires à celles de Mars», souligne Lu Pan, coordinatrice du projet de recherche GeoInSight, entrepris avec le soutien du programme Marie Skłodowska-Curie.

Aperçu des rouages internes de la planète rouge

Le nouveau résident robotique du sol martien est le premier explorateur robotique à embarquer des instruments à la fine pointe de la technologie qui permettent de plonger dans les profondeurs de la surface de Mars pour réaliser des études détaillées de ses entrailles. Jusqu’à présent, la suite de sismomètres hypersensibles a permis de détecter de nombreuses vibrations, dont plus de 300 ont été confirmées comme des «tremblements de Mars» d’une magnitude pouvant atteindre 3-4 sur une échelle créée par les sismologues martiens. Les ondes sismiques engendrées par un séisme se propagent comme des rayons de lumière, c’est-à-dire qu’elles sont emprisonnées, réfléchies et réfractées dans différentes directions. Chaque matériau interagit à sa manière avec les ondes, ce qui a pour effet de produire des formes d’ondes complexes. «L’utilisation des données spectroscopiques sur la surface martienne aide à déterminer le type et la composition des roches et à estimer la profondeur à laquelle elles gisent sous l’atterrisseur. Ces informations permettraient d’expliquer certaines caractéristiques de la forme des ondes sismiques enregistrées par le sismomètre d’InSight», explique Lu Pan. Les chercheurs de GeoInSight pensent que les premiers kilomètres de la croûte martienne sont susceptibles d’abriter des régions à la structure complexe. Ils y ont découvert des structures de croûte composées de dépôts sédimentaires interstratifiés sous les coulées de lave à proximité du site d’atterrissage. «Ces hétérogénéités au niveau de la croûte martienne peuvent créer une zone de moindre vitesse ou augmenter la diffraction des ondes sismiques, modifier la forme des ondes sismiques et compliquer l’interprétation des données sismiques collectées par l’instrument de l’atterrisseur», ajoute Lu Pan. Bien que les scientifiques se réjouissent des mouvements détectés sous la surface, ils aimeraient que les séismes soient plus intenses. Ils s’attendent à enregistrer de nombreux autres séismes au cours de la mission d’Insight, dont certains d’une magnitude de 5 ou 6, qui dégageraient une énergie suffisante pour révéler des détails sur le mystérieux noyau de Mars.

Signatures spectrales du site d’atterrissage

La spectroscopie a joué un rôle crucial dans les missions d’exploration de Mars, notamment en confirmant la présence de divers minéraux hydratés à sa surface. Dans le cadre de cette expédition, les chercheurs de GeoInSight ont utilisé l’instrument CRISM (Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars), un spectromètre visible-infrarouge placé à bord d’une sonde en orbite autour de la planète rouge depuis 2006. L’analyse des données spectrales orbitales de plus de 90 images hyperspectrales dans l’infrarouge proche et d’autres processus visant à réduire le bruit et les artefacts ont permis aux chercheurs d’obtenir de plus amples informations sur le type de minéraux et de roches présents à la surface de Mars. La mission d’Insight n’est pas uniquement une mission d’exploration de Mars, il s’agit plutôt d’une mission d’exploration du système solaire dans son ensemble. Les découvertes réalisées par GeoInSight ainsi que les données géophysiques futures apporteront des éléments de réponse à la formation des planètes rocheuses et permettront notamment de découvrir les raisons pour lesquelles Vénus, la Terre et Mars ont connu une évolution planétaire différente.

Mots‑clés

GeoInSight, Mars, InSight, atterrisseur, planète rocheuse, Terre, sismomètre, tremblements de Mars, exoplanète

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