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La structure interne de Mars révélée par l’analyse d’ondes sismiques

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La structure interne de Mars révélée par l’analyse d’ondes sismiques

La structure interne de Mars révélée par l’analyse d’ondes sismiques

Les ondes sismiques renseignent sur les propriétés et les limites de l’intérieur d’une planète. Les ondes de cisaillementqui proviennent d’un tremblement de terre et se réfléchissent sur le noyau de fer-nickel sont détectées par le sismomètre Insightet nous donnent une estimation de la taille du noyau. La force des ondes réfléchies montre que le noyau est dans un état liquide, dans lequel les ondes de cisaillement ne peuvent pas se propager.

Lentement mais sûrement, Mars dévoile son intimité. 943 « sols » (ou jours martiens) après son spectaculaire atterrissage du 26 novembre 2018 en plein cœur de la plaine d’Elysium Planitia, la mission InSight de la NASA, consacrée à la sismologie martienne, annonce une percée dans la connaissance du sous-sol de la planète rouge.

Dans trois articles publiés jeudi 22 juillet dans la revue Science, l’équipe du sismomètre français SEIS (pour Seismic Experiment for Interior Structures), fabriqué avec l’aide de la Suisse, explique comment elle s’est servie des signaux sismiques produits par une dizaine de tremblements de terre martiens pour sonder les couches intérieures de l’astre. Noyau, manteau, croûte… Mars s’avère posséder une structure interne assez différente de celle de la Terre.

Les profondeurs d’une planète sont le reflet de son origine et de son évolution. Ses couches internes peuvent livrer des informations sur ses conditions de formation dans le système solaire primitif comme sur son activité géomagnétique et géologique, passée et présente. Du moins lorsqu’on parvient à les caractériser avec précision. Ce qui, pour l’instant, a été réalisé uniquement pour les cas de la Terre et de la Lune en étudiant, grâce à des réseaux de sismomètres, la façon dont les ondes sismiques se propagent et se réfléchissent dans le sous-sol au moment des tremblements de terre.

Véritable challenge

D’où l’intérêt de la mission InSight. Celle-ci a consisté à déposer sur le sol de Mars une station géophysique équipée d’un sismomètre. Puis à tenter de détecter à l’aide de cet unique instrument – conçu par l’Institut de physique du globe de Paris (IPGP) sous une maîtrise d’ouvrage du CNES, en collaboration avec plusieurs laboratoires et industriels français, britanniques, allemands et suisses – des tremblements de terre afin d’accéder à de meilleures estimations de la composition interne de Mars. Un véritable challenge car si, sur cette planète dépourvue de tectonique des plaques, les séismes sont relativement fréquents, ils sont de faible intensité. Et en pratique, seule une poignée d’entre eux sont à même de générer les signaux adéquats.

C’est cet exploit qu’a réalisé l’équipe de SEIS en analysant les ondes sismiques produites directement ou indirectement par une dizaine de ces événements. Le résultat ? Il montre que tout en étant proche de celle de la Terre, la structure interne de Mars présente des particularités qui pourraient servir à expliquer sa funeste évolution vers un monde sec, froid, dépourvu d’atmosphère et géologiquement moribond.

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