Écouter les frissons et les gémissements qui résonnent au plus profond de mondes extraterrestres comme Mars et la lune révèle ce qui se trouve loin sous leurs surfaces et pourrait nous en apprendre davantage sur la formation de notre propre planète.

Sur Terre, nous pouvons sentir et voir les résultats souvent terrifiants des plaques tectoniques se déplaçant sous nos pieds. Alors qu'ils broient ensemble, ils génèrent des tremblements de terre qui produisent des ondes sismiques qui se répercutent à travers les couches de roche, magma et métal au plus profond de notre planète.

Les scientifiques peuvent surveiller ces ondes sismiques à l'aide d'une variété d'instruments qui captent même les faibles vibrations traversant la croûte terrestre et le noyau. Étudier comment le comportement de ces ondes change lorsqu'elles traversent l'intérieur de notre planète, révèle des détails sur ce qui se trouve au plus profond de la Terre, loin de notre vue.

Mais la Terre n'est pas le seul endroit de notre système solaire à subir une activité sismique. Mars et la Lune subissent également des tremblements de terre, bien que pour des raisons différentes de celles d'ici sur Terre. Des sismomètres déployés sur la Lune et, plus récemment, sur Mars, permettent aux chercheurs de sonder l'intérieur de ces deux mondes lointains.

Les résultats montrent qu'à la surface de la Terre, Mars et la lune ne se ressemblent pas, au-dessous, ils ont plus en commun qu'on ne pourrait le croire, mais avec quelques différences frappantes.

Tremblements de lune

Les tremblements de lune - comme on les appelle sur la lune - sont produits à la suite de météorites frappant la surface ou par l'attraction gravitationnelle de la Terre serrant et étirant l'intérieur de la lune, d'une manière similaire à la force de marée de la lune sur les océans de la Terre. Alors que l'intérieur lunaire se refroidit, il fait également rétrécir et se ratatiner la lune comme un raisin sec, causant d'autres tremblements de terre lorsque la croûte se déforme et se brise. La chaleur du soleil peut également produire des tremblements de terre en raison de la différence de température dans la croûte lunaire lorsque la lune émerge de sa nuit.

Cinq sismomètres ont été déployés sur la Lune, laissés par les astronautes lors des missions Apollo entre 1969 et 1972. Le premier sismomètre lunaire a été installé par Neil Armstrong et Buzz Aldrin lors de la mission Apollo 11. Après avoir déployé l'instrument, Aldrin tapa sur la surface lunaire pour vérifier qu'elle fonctionnait, l'instrument captant les ondes produites par son pied.

Les quatre autres sismomètres ont été laissés par des missions ultérieures et ils ont été exploités jusqu'en 1977, cinq ans après que les derniers astronautes d'Apollo aient posé le pied sur la surface lunaire. Mais quelque 43 ans plus tard, leurs données sont toujours examinées par les scientifiques.

SeisMo est un projet qui a récemment réanalysé les données. "Nous essayions d'appliquer une technique qui est utilisée assez couramment sur Terre, " a déclaré le Dr Ceri Nunn, du Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie, NOUS, le scientifique principal du projet. « Si vous faites une corrélation croisée entre le bruit entre les stations, vous pouvez réellement voir des vagues voyager entre eux. La première station est une source, et la deuxième station est un récepteur."

Malheureusement, Le Dr Nunn n'a pas été en mesure de détecter des schémas similaires dans les données de la lune. Mais cet échec a révélé autre chose à propos de la lune, à savoir qu'elle ne semble pas avoir d'ondes de surface, qui se coincent dans les couches supérieures de la roche et rebondissent. "Cette vague ne semble pas exister sur la lune, " a déclaré le Dr Nunn.

Cela suggère que la couche supérieure de la surface de la lune est probablement très fracturée, et jusqu'à 100 kilomètres d'épaisseur, les deux perturbent le mouvement des ondes sismiques à travers la surface. « Cette couche très fracturée modifie le comportement des ondes sismiques, " a déclaré le Dr Nunn.

Actuellement, il n'y a pas de sismomètres actifs sur la Lune. Mais il y a des propositions pour envoyer de nouveaux sismomètres à la surface lunaire lors de futures missions.

"Nous sommes intéressés par l'utilisation de sismomètres beaucoup plus petits, éventuellement délivrés par des pénétrateurs, qui sont presque comme des objets en forme de missile, " a déclaré le Dr Nunn. " Vous mettez un très petit sismomètre à l'arrière, puis vous les lancez soit depuis un atterrisseur descendant, soit directement depuis la Terre. "

Des questions

Mettre de nouveaux sismomètres sur la Lune pourrait répondre à plusieurs questions en suspens, comme par exemple pourquoi il existe de grandes différences structurelles entre la face proche de la lune qui pointe vers nous et la face éloignée qui pointe vers nous.

'(Cela pourrait être) lié à la structure interne, " a déclaré le Dr Nunn. " Il y a une théorie (la lune) a été frappée à nouveau après avoir été formée par une autre lune, et c'est pourquoi vous obtenez cette étrange asymétrie. Explorer la structure interne serait intéressant. Et en plus de cela, nous aimerions limiter l'épaisseur du noyau."

Comprendre cela pourrait aider à prouver des théories sur la façon dont ces premiers, les impacts cataclysmiques à l'époque de la formation de la Terre et de la Lune ont aidé à déterminer les structures qu'ils ont aujourd'hui.

Sur Mars, cependant, les choses sont un peu différentes. Les tremblements de Mars ne sont pas produits par des interactions de marée, mais par le refroidissement et la contraction de la planète, produisant des contraintes profondes. On pense que les impacts de météorites jouent également un rôle, comme sur la lune, envoyer des ondes sismiques autour de la planète.

L'existence de tremblements de terre n'avait jamais été prouvée jusqu'à ce que les chercheurs posent un sismomètre sur la planète rouge en 2018 dans le cadre de la mission InSight de la NASA. L'atterrisseur InSight Mars a détecté le tout premier tremblement de terre définitif le 6 avril 2019 à l'aide de son instrument SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure). qui avait été délicatement placé à la surface par le bras robotique de l'atterrisseur peu de temps après son atterrissage le 26 novembre 2018. Depuis lors, environ 500 événements ultérieurs ont également été détectés.

Activité volcanique

Alors que la plupart des tremblements de terre ont été relativement petits, certains d'entre eux ont été suffisamment importants - presque équivalents à un séisme de magnitude 4 - pour remonter à leur source, une zone connue sous le nom de Cerberus Fossae, environ 1, 600 kilomètres à l'est d'InSight. On pense que les tremblements de terre là-bas sont causés par l'accumulation de contraintes à mesure que les fractures de la croûte martienne sont étirées, peut-être par l'activité volcanique.

Alors que les plus gros séismes semblent provenir du manteau sous la croûte martienne, on pense que les plus petits tremblements de terre commencent dans la croûte elle-même. La vitesse des ondes sismiques dans la croûte martienne supérieure, cependant, dans les huit à 11 premiers kilomètres, semble être environ 50 % plus bas que dans des roches similaires sur Terre.

Les chercheurs qui font partie du projet GeoInSight ont étudié la géologie de la surface autour du site d'atterrissage d'InSight pour mieux comprendre ce qui pourrait se passer. Ils ont utilisé des images et des données du Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) de la NASA pour étudier la zone d'Elysium Planitia avant l'arrivée d'InSight.

Les images ont révélé qu'il y a des coulées de lave à 200 à 300 mètres sous l'atterrisseur, selon le Dr Lu Pan de l'Université de Copenhague, Danemark, le coordinateur du projet sur GeoInsight. "Mais sous ces coulées de lave, nous avons des roches sédimentaires et des roches argileuses à quelques kilomètres de profondeur, " elle a dit.

Cette stratification est une explication de la vitesse plus faible des ondes sismiques, dit le Dr Pan, car les roches sédimentaires ont une porosité élevée qui pourrait ralentir les vagues. Une autre possibilité est que la croûte supérieure a été fortement endommagée et fracturée par des impacts de météorites et d'autres processus, produisant plus de résistance pour les vagues.

Les résultats ont également des implications pour certains des autres résultats d'InSight, a noté le Dr Pan. "Par exemple, l'une des découvertes passionnantes d'InSight était le champ magnétique, (ce qui était) dix fois plus que ce que nous avons observé depuis l'orbite, " dit-elle. " Après avoir établi la stratigraphie (la stratification des roches), nous pourrions aider à mettre certaines contraintes sur l'origine du champ magnétique - la stratigraphie d'avant 3,9 milliards d'années (il y a)."

Bourdonnement

Alors qu'InSight continuera de sonder l'intérieur de Mars avec son instrument SEIS, les scientifiques tiennent également à percer le mystère d'une lecture étrange qu'il a captée.

"Il y a ce bourdonnement à une fréquence spécifique qui se produit lorsqu'il y a un autre événement, " a déclaré le Dr Pan. "Nous ne comprenons pas vraiment ce que c'est. Parfois quand il y a un tremblement de terre, on voit ce bourdonnement venir après. Nous n'avons pas vraiment de bon analogue sur Terre."

Pendant qu'InSight et ses instruments écoutent le fonctionnement interne de la planète rouge, cela pourrait aider à révéler la source de ce bourdonnement et à révéler ce qui se cache vraiment au plus profond de ce monde extraterrestre.