Grâce à la mission InSight, la NASA a pu déterminer la structure interne de Mars jusqu’à son coeur, mettant en évidence plusieurs différences avec notre planète. Cette percée scientifique est rapportée dans un trio d’articles publiés dans la revue Science.
Une première carte « intérieure »
Le manteau de la Terre a été perçu pour la première fois en 1889, lorsque les ondes sismiques d’un tremblement de terre au Japon ont émergé en Allemagne. Le noyau externe liquide de notre planète n’a été découvert qu’en 1914 et le noyau interne solide révélé en 1936. Des mesures similaires de la lune ont été effectuées dans le cadre des missions Apollo. Désormais, nous disposons de mesures similaires pour Mars.
Nous devons ces travaux à l’atterrisseur InSight. Arrivée sur place en novembre 2018, la mission a enregistré plusieurs séismes. La plupart se sont produits à de faibles profondeurs, mais certains ont émané des entrailles de la planète. Les responsables de mission, en évaluant les changements de vitesse et de direction de ces ondes au cours de leur dispersion à travers la planète, ont alors pu dresser une première carte détaillée de son intérieur.
Ce travail, qui représente une percée majeure dans la sismologie planétaire, sera également utiles pour étudier d’autres mondes en fournissant aux chercheurs un exemple différent du système Terre-Lune. « Si vous êtes médecin et que vous ne pratiquez que sur un patient, vous ne serez pas un très bon médecin« , fait ainsi remarquer Mark Panning, sismologue planétaire au Jet Propulsion Laboratory de la NASA.
Une croûte rigide
Ces données ont confirmé que la croûte martienne est plus épaisse dans les hautes terres du sud et plus mince dans les basses terres du nord, où des océans éphémères se sont peut-être jadis formés. En moyenne, la croûte planétaire a une épaisseur comprise entre 24 et 72 km. Cette croûte se divise également en trois : une couche supérieure constituée principalement de roche volcanique « émiettée » par les impacts de météorites, une couche intermédiaire de roche volcanique plus dense, et une couche inférieure dont les propriétés ne sont pas encore clairement établies.
Comme celui de la Terre, le manteau de Mars est beaucoup plus épais que sa croûte. En revanche, la partie rigide du manteau supérieur, qui est à la base des plaques tectoniques sur Terre, est environ deux fois plus épaisse sur Mars. Ceci pourrait expliquer l’absence de tectonique des plaques sur notre voisine. Une telle rigidité pourrait en effet avoir empêché la fragmentation des couches supérieures de Mars en plaques individuelles.
Perte de chaleur
Les ondes sismiques atteignant InSight suggèrent également que le manteau de Mars est deux fois moins épais que celui de la Terre. Ce manque d’isolation aurait donc exacerbé la perte de chaleur de la planète au cours de sa jeunesse tumultueuse. C’est pourquoi ce manteau est aujourd’hui relativement froid. Or, sur Terre, nous savons que l’activité volcanique est essentiellement alimentée par le mouvement de la chaleur interne remontant vers la coquille externe. Finalement, la structure de ce manteau pourrait expliquer pourquoi Mars, auparavant très active sur le plan géologique, est désormais léthargique.
Ce mince manteau pourrait aussi expliquer, au moins en partie, la perte du champ magnétique de Mars au cours de sa jeunesse. Sur Terre, le champ magnétique est alimenté par la circulation de courants fer-nickel dans son noyau externe liquide. Mars avait une circulation similaire, mais le manque de chaleur a finalement bloqué la circulation de ces courants. Privée de bouclier protecteur, Mars a finalement perdu son atmosphère, puis son eau liquide.
Enfin, les données de InSight ont permis d’estimer la taille du noyau martien : environ 3670 km. Il est également « compressé » par le reste de la planète, ce qui suggère qu’il n’est pas très dense. Comme sur Terre, il contient encore une prépondérance de fer et de nickel, mais doit donc également contenir d’autres éléments légers, comme de l’oxygène, du soufre et de l’hydrogène.
En revanche, aucun séisme enregistré par Insight n’a pour le moment été assez puissant pour atteindre le véritable coeur de la planète. Aussi, on ignore encore si Mars, comme la Terre, propose un noyau interne solide. En espérant que la mission, récemment prolongée jusqu’en décembre 2022, pourra nous permettre de répondre à cette question.
