Mars semble avoir plus de choses sous sa croûte rougeâtre que nous ne le pensions, avec une nouvelle étude dévoilant près de 50 tremblements de mars jusqu’alors inconnus.
Points clés:
- L’atterrisseur InSight Mars détecte les vibrations infimes produites par le fonctionnement interne de la planète, mais le signal peut être perdu dans le bruit
- Deux géophysiciens ont réanalysé les données d’InSight et ont rapporté avoir trouvé près de 50 tremblements de mars jusqu’alors inconnus
- Ils disent que la nature répétitive des tremblements de mars suggère qu’ils sont entraînés par l’activité volcanique souterraine
Une paire de géophysiciens a trouvé des signes de 47 tremblements de terre dans un an de données collectées par InSight Mars Lander de la NASA, qui enregistre les gargouillements et grognements internes de la planète depuis 2019.
L’étude a été publiée dans la revue Nature Communications.
Le co-auteur de l’étude, Hrvoje Tkalcic, de l’Université nationale australienne (ANU), dit que si les nouveaux tremblements de terre sont vérifiés, ce type de travail peut aider le processus actuel, principalement manuel, de passer au crible les données à la recherche de signes de tremblements de terre, et donner aux scientifiques planétaires des indices sur leurs origines.
“Leur nature répétitive indique un processus volcanique lié au mouvement du magma ou, comme nous le supposons, à une sorte de dépressurisation profonde qui se produit également sur Terre”, a-t-il déclaré.
Katarina Miljkovic, scientifique planétaire de l’Université Curtin, qui est impliquée dans la mission InSight mais pas dans la nouvelle étude, dit qu’il est “fantastique” de voir l’intérêt de la communauté scientifique pour les données sur les tremblements de terre collectées par l’atterrisseur.
“Différentes méthodes de traitement du signal peuvent donner des résultats différents et en font un endroit idéal pour approfondir notre compréhension scientifique du sous-sol martien.”
Comment prendre le pouls d’une planète
La mission InSight a été conçue pour capter de faibles vibrations générées par les entrailles changeantes de la planète rouge ou par des météorites frappant la surface.
Ces vibrations ou ondes changent au fur et à mesure qu’elles traversent chaque couche – la croûte solide externe, le manteau liquide chaud et le noyau le plus interne – donnant aux scientifiques un moyen de “voir” la structure interne de la planète.
Le capteur de tremblement de mars d’InSight, ou sismomètre, est comme une sorte de stéthoscope, écoutant le pouls géologique (certes, irrégulier) de Mars.
InSight a commencé à collecter des données en 2019 et a depuis détecté quelques tremblements de terre de taille décente, dont trois tremblements de terre de magnitude 4,1 et 4,2 en août et septembre de l’année dernière.
(À titre de comparaison, le tremblement de terre qui a frappé près de Melbourne en septembre était de magnitude 5,9.)
Ce ne sont là que quelques-uns des plus de 700 tremblements de mars confirmés jusqu’à présent découverts par InSight, dont la plupart étaient minuscules et bien plus petits que ce que l’on pouvait ressentir sur Terre.
Mais nous savons qu’ils se sont produits parce que le sismomètre est incroyablement sensible – à tel point qu’il peut capter le tremblement des molécules d’air autour de lui.
Pour obtenir un peu de calme, il se trouve sous un dôme de protection lourd.
L’idée est que si vous minimisez autant que possible les interférences ou “bruits” indésirables, les secousses infimes des tremblements de terre sont plus facilement identifiées dans les données.
Et tandis que le dôme fait un assez bon bouclier, ce n’est pas parfait.
Une source majeure de bruit provient des rafales de vent, qui se lèvent lorsque le Soleil réchauffe l’atmosphère et s’éteignent à nouveau environ une heure avant le coucher du Soleil.
Pour cette raison, la plupart des tremblements de terre ont été détectés pendant la nuit plus calme et avant le coucher du soleil, lorsque les formes d’onde minuscules générées par de petits tremblements de terre ne sont pas perdues dans le bruit.
Les données d’InSight sont transmises deux fois par jour vers la Terre, où les sismologues du service Marsquake l’examinent manuellement au fur et à mesure qu’elles arrivent, à la recherche de signatures de tremblement de terre révélatrices, explique John Clinton, qui dirige les opérations du service Marsquake de l’ETH Zurich et n’a pas été impliqué dans l’étude.
“Nous avons appris très tôt que les données de Mars sont extrêmement complexes et bruyantes – bien plus bruyantes et variables que les données que nous enregistrerions sur Terre, et pleines de gros pics.
Tous les tremblements de terre vérifiés par le service Marsquake sont ajoutés au catalogue en ligne.
Trouver un tremblement de terre dans une botte de foin bruyante
L’année dernière, le professeur Tkalcic et Wenjia Sun, géophysicienne à l’Académie chinoise des sciences, se sont demandé s’ils pouvaient démêler de longues formes d’onde de tremblement de mars, qui continuent de vibrer pendant 10 secondes, cachées dans les données bruyantes de la journée.
Leur idée était d’utiliser des tremblements de terre confirmés de longue durée, et les modèles d’ondes ondulées spécifiques qu’ils ont générés, comme modèles pour fabriquer des “emporte-pièces” en quelque sorte, a déclaré le professeur Tkalcic.
“Une correspondance signifie que vous avez trouvé un nouveau tremblement de terre en général au même endroit que votre modèle et avec généralement le même mécanisme physique, ce qui fait que les tremblements sont les mêmes.”
En un an de données InSight, la paire a détecté 47 nouveaux tremblements de terre de cette façon.
Presque tous avaient des formes d’onde ondulées qui correspondaient à deux grands tremblements de terre confirmés, de magnitude 3,1 et 3,3, détectés en mars 2019.
Ces tremblements de terre auraient pris naissance dans une zone connue sous le nom de Cerberus Fossae, à environ 1 700 kilomètres à l’est de l’atterrisseur InSight.
Le système Cerberus Fossae arbore une gamme de caractéristiques qui indiquent une action géologique récente.
Par exemple, il y a une paire de fissures parallèles – les “fossae” – qui s’étendent sur près de 1 000 km à travers les plaines volcaniques géologiquement jeunes de 10 millions d’années.
Et il y a ce qui ressemble à des sentiers laissés par des rochers qui ont été secoués par des tremblements de mars et ont rebondi sur les falaises sur les sédiments en dessous.
Le Dr Clinton dit que le Marsquake Service utilise déjà la même technique d’emporte-pièce pour rechercher des tremblements de terre de plus courte durée, ceux qui ne durent que 10 secondes et sont probablement générés par la dilatation et la contraction thermiques des roches.
Cependant, ils n’ont pas envisagé de l’utiliser pour les tremblements de terre de longue durée, car ces formes d’onde sont si sensibles aux interférences, par exemple, du vent.
« Si cette technique [was] intégré à [the Marsquake Service]nous aurions besoin d’intégrer une vérification qu’il n’y a pas de sursauts coïncidents d’énergie à large bande provenant du vent avant de confirmer l’une de ces détections comme de nouveaux événements », a déclaré le Dr Clinton.
Faire baisser la pression
La nature répétitive des tremblements de terre nouvellement découverts suggère non seulement qu’ils sont des répliques des deux principaux tremblements de terre “parents”, dit le professeur Tkalcic, mais donne également des indices sur leur origine.
“Cela indique que leur cause est très probablement volcanique. Et c’est ce qui est intéressant – parce que lorsque vous avez un volcanisme actif, cela implique que le manteau martien est mobile.”
Ce type de volcanisme n’est probablement pas celui que nous voyons le plus souvent sur Terre, où le magma rouge chaud suinte ou jaillit et roule à la surface sous forme de lave.
Les tremblements de terre générés par le volcanisme sur Mars sont probablement produits lorsque le magma se déplace ou lorsque le gaz dissous dans le magma chaud est libéré, un processus appelé dégazage.
Mais il est emprisonné sous une épaisse couche de croûte rocheuse et le gaz ne peut pas s’échapper dans l’atmosphère.
“Le dégazage augmentera la pression [under the crust]et lorsque la pression est suffisamment élevée, les roches peuvent se briser ou ouvrir des fractures, puis vous obtenez un tremblement de terre », a déclaré le professeur Tkalcic.
Ce phénomène peut également être observé sur Terre, où des volcans dormants ou “quiescents” tels que le Mauna Kea d’Hawaï grondent parfois lorsque leur plomberie est remodelée.
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