Des scientifiques détectent des ondes sismiques traversant le noyau martien

Une équipe de recherche internationale – qui comprenait des sismologues de l’Université du Maryland – a utilisé les données sismiques acquises par l’atterrisseur InSight de la NASA pour mesurer directement les propriétés du noyau de Mars, trouvant un noyau en alliage de fer complètement liquide avec des pourcentages élevés de soufre et d’oxygène. Publié dans le Actes de l’Académie nationale des sciences le 24 avril 2023, ces découvertes révèlent de nouvelles informations sur la formation de Mars et les différences géologiques entre la Terre et Mars qui pourraient finalement jouer un rôle dans le maintien de l’habitabilité planétaire.

“En 1906, les 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”, a déclaré Vedran Lekic, professeur agrégé de géologie à l’UMD, deuxième auteur de l’article. “Plus de cent ans plus tard, nous appliquons nos connaissances sur les ondes sismiques à Mars. Avec InSight, nous découvrons enfin ce qui se trouve au centre de Mars et ce qui rend Mars si similaire mais distincte de la Terre.”

Pour déterminer ces différences, l’équipe a suivi la progression de deux événements sismiques distants sur Mars, l’un causé par un tremblement de terre et l’autre par un impact important, et a détecté des ondes qui ont traversé le noyau de la planète. En comparant le temps qu’il a fallu à ces ondes pour traverser Mars par rapport aux ondes qui sont restées dans le manteau, et en combinant ces informations avec d’autres mesures sismiques et géophysiques, l’équipe a estimé la densité et la compressibilité du matériau traversé par les ondes. Les résultats des chercheurs ont indiqué que Mars a très probablement un noyau complètement liquide, contrairement à la combinaison terrestre d’un noyau externe liquide et d’un noyau interne solide.

De plus, l’équipe a déduit des détails sur la composition chimique du noyau, tels que la quantité étonnamment élevée d’éléments légers (éléments à faible numéro atomique) – à savoir le soufre et l’oxygène – présents dans la couche la plus interne de Mars. Les découvertes de l’équipe suggèrent qu’un cinquième du poids du noyau est composé de ces éléments. Ce pourcentage élevé diffère fortement de la proportion pondérale relativement moindre d’éléments légers dans le noyau de la Terre, indiquant que le noyau de Mars est beaucoup moins dense et plus compressible que le noyau de la Terre, une différence qui indique des conditions de formation différentes pour les deux planètes.

“Vous pouvez y penser de cette façon ; les propriétés du noyau d’une planète peuvent servir de résumé sur la façon dont la planète s’est formée et comment elle a évolué dynamiquement au fil du temps. Le résultat final des processus de formation et d’évolution peut être soit la génération ou l’absence de conditions vitales”, a expliqué le professeur agrégé de géologie de l’UMD, Nicholas Schmerr, un autre co-auteur de l’article. “Le caractère unique du noyau de la Terre lui permet de générer un champ magnétique qui nous protège des vents solaires, nous permettant de retenir l’eau. Le noyau de Mars ne génère pas ce bouclier protecteur, et donc les conditions de surface de la planète sont hostiles à la vie.”

Bien que Mars n’ait pas actuellement de champ magnétique, les scientifiques émettent l’hypothèse qu’il y avait autrefois un blindage magnétique similaire au champ généré par le noyau terrestre en raison de traces de magnétisme persistant dans la croûte de Mars. Lekic et Schmerr ont noté que cela pourrait signifier que Mars a progressivement évolué vers ses conditions actuelles, passant d’une planète avec un environnement potentiellement habitable à un environnement incroyablement hostile. Les conditions à l’intérieur jouent un rôle clé dans cette évolution, tout comme les impacts violents, selon les chercheurs.

“C’est comme un casse-tête à certains égards”, a déclaré Lekic. “Par exemple, il y a de petites traces d’hydrogène dans le noyau de Mars. Cela signifie qu’il devait y avoir certaines conditions qui permettaient à l’hydrogène d’être là, et nous devons comprendre ces conditions afin de comprendre comment Mars a évolué pour devenir la planète. c’est aujourd’hui.”

Les découvertes de l’équipe ont finalement confirmé l’exactitude des estimations de modélisation actuelles qui visent à démêler les couches cachées sous la surface d’une planète. Pour des géophysiciens comme Lekic et Schmerr, des recherches comme celle-ci ouvrent également la voie à de futures expéditions géophysiques vers d’autres corps célestes, y compris des planètes comme Vénus et Mercure.

“Ce fut un effort énorme, impliquant des techniques sismologiques de pointe qui ont été perfectionnées sur Terre, en conjonction avec de nouveaux résultats de physiciens des minéraux et les idées des membres de l’équipe qui simulent comment les intérieurs planétaires changent au fil du temps”, a noté Jessica Irving, maître de conférences à l’Université de Bristol et premier auteur de l’étude. “Mais le travail a porté ses fruits, et nous en savons maintenant beaucoup plus sur ce qui se passe à l’intérieur du noyau martien.”

“Même si la mission InSight s’est terminée en décembre 2022 après quatre ans de surveillance sismique, nous analysons toujours les données qui ont été collectées”, a déclaré Lekic. “InSight continuera d’influencer la façon dont nous comprenons la formation et l’évolution de Mars et d’autres planètes pour les années à venir.”