Vue en perspective d'une faille dans la région de Cerberus Fossae photographiée par la sonde Mars Express. © ESA, DLR, FU Berlin, CC by-sa 3.0 IGO
Sciences

Ce qui se cacherait sous les séismes détectés sur Mars

ActualitéClassé sous :Espace , étude de Mars , planète rouge

La détection de 47 nouveaux évènements sismiques martiens, associés à deux séismes dans la région de Cerberus Fossae - une région sismiquement active âgée de moins de 20 millions d'années - sous la croûte martienne, suggère que l'activité volcanique dans le manteau supérieur martien pourrait être plus intense que ce que l'on pensait.

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[EN VIDÉO] Mars InSight : un géophysicien sur Mars  Lancé en mai 2018 et installé en novembre sur Mars, l'atterrisseur InSight doit explorer le milieu le moins bien connu de la Planète rouge : son sous-sol, jusqu'à son noyau. Grâce à des instruments sophistiqués, dont un sismomètre et une foreuse de cinq mètres, il a de quoi nous faire mieux comprendre notre petite voisine. 

La Planète rouge a été, au même titre que la Terre, le siège de violentes activités tectoniques, comme en témoignent certaines structures accidentées à sa surface telles que Valles Marineris, un vaste réseau de canyons s'étendant sur près de 4.000 kilomètres. Et Mars continue aujourd'hui encore à être sismiquement active. Depuis l'arrivée d'InSight dans la région d'Elysium Planitia le 26 novembre 2018 et le déploiement de son sismomètre Seis, les premières observations directes de séismes martiens ont été réalisées. Les épicentres des plus violents ont été localisés dans la région de Cerberus Fossae, caractérisée par une série de failles longues de plus de 1.000 kilomètres et formée il y a moins de 20 millions d'années, et ayant abrité une activité volcanique encore très récente (moins de 200.000 ans).

Site d'atterrissage d'InSight (triangle bleu) et localisation des deux évènements sismiques majeurs identifiés. © Sun et al, 2022

Un souci de bruit dans l’analyse des données sismiques

Mais du fait des magnitudes relativement faibles des séismes martiens et d'un niveau de bruit potentiellement élevé, la détection comme l'identification certaine de ces tremblements n'est pas aisée. Une équipe de scientifiques chinois et australiens a ainsi développé deux nouveaux modèles d'analyse des données sismiques, leur permettant d'identifier des séismes de faible magnitude précédemment noyés dans le bruit ambiant. Leurs nouvelles méthodes d'analyse ont alors permis l'identification de 47 nouveaux évènements sismiques répétitifs et relativement similaires dans les données recueillies par Seis, probablement localisés dans des régions proches, autour de Cerberus Fossae, et associés à deux séismes précédemment détectés.

Un nouveau suspect pour expliquer les séismes martiens ?

Avant la détection de ces 47 nouveaux évènements sismiques, les hypothèses quant aux évènements à l'origine de séismes martiens étaient déjà multiples : certains séismes, détectés pendant la nuit martienne, seraient causés d'après les scientifiques par le refroidissement et la contraction de la planète ; d'autres avancent que les interactions entre Mars et ses deux satellites, Phobos et Deimos, pouvaient également générer des séismes du fait des effets de marée - de la même manière que l'attraction gravitationnelle qu'exerce la Terre sur la Lune génère des séismes lunaires.

Mais la détection de ces nouveaux séismes, observés de jour comme de nuit, ne semble pas liée aux mouvements des deux satellites de la planète, écartant ainsi ces deux hypothèses pour expliquer leur origine. La profondeur élevée de leurs épicentres semble également écarter une possible origine tectonique le long des failles normales de Cerberus Fossae.

Les scientifiques ont alors choisi de raisonner en faisant des analogues avec notre Planète : sur Terre, la grande majorité des séismes est distribuée le long des frontières entre les plaques tectoniques, tandis qu'une petite partie - environ 10 % - des séismes terrestres prennent origine à l'intérieur des plaques lithosphériques. Mars, quant à elle, n'a pas de plaques tectoniques actives : ainsi, puisque la Planète rouge n'a qu'une seule plaque, on peut comparer les séismes martiens aux séismes terrestres intra-plaques lithosphériques.

Sur Terre, si les séismes intra-plaques ne sont pas causés par des glissements le long de failles, leur origine est alors généralement liée à des évènements volcaniques, ou à des mouvements de fluides sous-jacents. En combinant ces comparaisons avec les structures volcaniques récentes de Cerberus Fossae, les scientifiques tendent à penser qu'une activité volcanique pourrait être à l'origine de ces séismes fraîchement analysés ; pourtant, sur Terre, les séismes volcaniques résultent généralement en des éruptions volcaniques, tandis que ces nouveaux séismes n'ont été accompagnés d'aucune éruption. L'équipe explique l'absence d'éruption associée à ces séismes en partie par la forte épaisseur de la croûte, empêchant la lave d'atteindre la surface. D'après les scientifiques, le nombre de séismes répétitifs détectés de jour comme de nuit serait le signe de mouvements dans l'intérieur de Mars, et l'activité sismique détectée autour de Cerberus Fossae serait causée par des mouvements de roches fondues dans le manteau supérieur martien, qui serait dans ce cas plus actif que ce que l'on pensait précédemment.

Illustration de la sub-surface martienne et des processus pouvant être responsables des observations sismiques. © Sun et al, 2022
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