Grâce aux données sismiques récoltées par la sonde InSight, une équipe internationale de chercheurs a fait l’étonnante découverte de la présence d’une fine couche de silicates fondue entourant le noyau martien. Cette découverte peut fournir de nouvelles informations sur la façon dont Mars s’est formée, a évolué et est devenue la planète aride qu’elle est aujourd’hui.
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La structure interne de la Terre est connue notamment grâce à de nombreuses mesures sismiques ; en voyageant dans les entrailles de notre Planète, les ondes sismiquesondes sismiques changent de vitesse en fonction du milieu qu'elles traversent, et sont déviées quand elles passent d'un milieu à un autre. Ainsi, les ondes sismiques sont globalement plus rapides quand la densité du milieu augmente, et elles se déplacent plus rapidement dans les solides que dans les liquides. De plus, certaines ondes sismiques ne se déplacent que dans les milieux solides. On sait ainsi que notre Planète est composée, de la surface vers le centre, d'une croûtecroûte solide, surplombant un manteau avec un comportement solide, mais visqueux à de grandes échelles de temps. En dessous se trouve le noyau externe, liquide, entourant le noyau interne, solide.
InSight et le premier sismomètre à la surface de la Planète rouge
Si la détermination de la structure interne de la Terre est relativement aisée (la Terre, géologiquement active, produit régulièrement des ondes sismiques mesurées par de nombreux sismomètres à sa surface), ce n'est pas le cas pour Mars : la planète est nettement moins active, mais nous n'avons surtout pas de moyen de mesurer sur place son activité sismique. Bien que de nombreuses hypothèses tentant d'expliquer la structure interne de la Planète rouge ont vu le jour au fil des années, il a fallu attendre l'arrivée de la sonde InSight, développée par l'Agence spatiale américaine (Nasa) en collaboration avec le Centre national d'études spatiales (Cnes) et le Centre allemand pour l'aéronautique et l'astronautique (DLRDLR).
Dotée entre autres du sismomètre Seis (Seismic Experiment for Interior Structure), la sonde InSightInSight s'est posée à la surface de la Planète rouge le 26 novembre 2018. Les résultats ne se sont pas fait attendre : selon de récents travaux réalisés grâce aux données du sismomètre Seissismomètre Seis, les scientifiques ont pu affirmer pour la première fois que le noyau martien était entièrement liquide, contrairement à la Terre, qui contient une graine solide en son centre. Ils estimaient de plus le rayon de ce noyau à environ 1 830 kilomètres, soit bien plus grand que ce qui était considéré jusque-là. Ces données appuyaient dans le même temps l'idée que, contrairement au noyau terrestrenoyau terrestre, le noyau martien n'était pas uniquement composé de ferfer mais contenait également des éléments plus légers, comme du soufresoufre, du carbonecarbone ou de l’hydrogène.
Seis (Seismic Experiment for Interior Structure) est l'instrument principal de la mission américaine InSight. Mis au point par le Cnes, il doit mesurer l'activité sismique de la planète Mars. © Cnes
Une nouvelle analyse révélatrice d’une structure plus complexe
Mais, en 2021, l'impact d'une météoritemétéorite sur la surface de Mars, à l'opposé de l'emplacement de la sonde InSight, a permis de préciser la structure interne de la Planète rouge. L'impact a généré des ondes sismiques qui se sont propagées dans ses entrailles. En les analysant, une équipe internationale de chercheurs a montré l'existence d'une nouvelle couche liquide entre le noyau liquide et le manteaumanteau solide, passée jusque-là inaperçue. Ils présentent leurs résultats dans la revue Nature.
Selon leurs travaux, la propagation de l'énergieénergie sismique dans l'intérieur de Mars est révélatrice de la présence d'une fine couche de roches silicatées fondues, à la frontière entre le noyau et le manteau. Selon ce nouveau modèle, cette couche entoure un noyau liquide plus petit que ce que l'on pensait, avec environ 1 650 kilomètres de rayon.
C'est d'ailleurs une bonne nouvelle pour les scientifiques, qui ne parvenaient pas à expliquer la forte teneur en éléments légers jusqu'ici théorisée. L'existence d'une nouvelle couche liquide corrobore de plus avec les observations de la déformation de la planète sous l'effet de ses interactions gravitationnelles avec sa lunelune Phobos.
Une seconde équipe de chercheurs, indépendante de la première, arrive à des conclusions très similaires, avec une estimation du rayon du noyau liquide martien à environ 1 675 kilomètres. Leurs résultats sont également publiés dans la revue Nature. Selon eux, la présence d'une fine couche de roches fondues entre le noyau et le manteau pourrait provenir d'un océan de magmamagma qui couvrait autrefois la planète. Après s'être refroidi et solidifié dans la roche, le magma aurait laissé derrière lui une couche profonde d'éléments radioactifs qui libèrent encore de la chaleurchaleur et gardent la roche fondue à la base du manteau.
Bien que la sonde InSight ne soit plus en activité aujourd'hui, les analyses futures des données qu'elle a recueillies pourront amener à une révision plus précise de la structure interne de notre proche voisine.
