Cinquante ans après que les astronautes d'Apollo 11 ont déployé le premier sismomètre à la surface de la Lune, L'expérience sismique de la NASA InSight transmet des données donnant aux chercheurs la possibilité de comparer les tremblements de terre à la lune et aux tremblements de terre.

Les sismologues opérant le service Marsquake à l'ETH Zurich ont littéralement basculé et roulé comme ils l'ont vécu, pour la première fois, deux "marsquakes" dans le simulateur de tremblement de terre de l'université. Les chercheurs ont téléchargé des données réelles sur les tremblements de terre détectés le jour solaire martien ou les sols 128 et 173. Les tremblements de terre ont été détectés par le sismomètre SEIS, dont l'électronique hautement sensible a été livrée par le laboratoire Electronique et instruments aérospatiaux de l'ETH.

Deux types de tremblements de terre

SEIS contient sans doute le sismomètre le plus sensible jamais utilisé, capable de détecter même les signaux sismiques les plus faibles sur Mars. Les chercheurs ont dû amplifier les signaux du tremblement de terre d'un facteur 10 millions afin de rendre les secousses silencieuses et distantes perceptibles dans le simulateur de tremblement de terre de l'ETH Zurich et de les comparer avec une lune et un tremblement de terre amplifiés de la même manière.

"Nous observons actuellement deux familles de séismes sur Mars, " explique le Dr Simon Stähler. " Le premier tremblement de terre était un événement à haute fréquence plus semblable à un tremblement de lune que ce à quoi nous nous attendions. Le deuxième séisme était d'une fréquence beaucoup plus faible, et nous pensons que cela peut être dû à la distance. Le séisme de fréquence inférieure s'est probablement produit plus loin du sismomètre. Par rapport à la durée des tremblements de terre, les deux types de tremblements de terre durent plus longtemps."

Terre, lune, et les tremblements de Mars

Alors que les ondes sismiques qui traversent la Terre persistent généralement entre 10 secondes et quelques minutes, les tremblements de lune peuvent durer jusqu'à une heure ou plus. L'étendue du signal sismique est due à la distance et aux différences de structures géologiques. Si l'on compare les surfaces de la Terre et de la Lune, il peut être surprenant d'apprendre que la croûte terrestre est plus homogène que celle de la lune. Des milliards d'années d'impacts de météorites ont fracturé la croûte lunaire et il n'y a pas de processus, sur la Lune, qui "cuit" les pierres ensemble. Sur la terre, volcanisme, chauffage intérieur, et la tectonique des plaques, ainsi que l'érosion et le dépôt de l'eau et du vent fusionnent les roches brisées créant une croûte relativement ininterrompue et stratifiée effaçant rapidement les traces des impacts de météorites.

"La croûte lunaire hétérogène diffuse des ondes sismiques, semblable aux échos réverbérés que l'on peut ressentir en criant sur un terrain montagneux accidenté, " dit le Dr John Clinton, qui dirige les opérations du Marsquake Service à l'ETH Zurich. La croûte terrestre et le manteau, par comparaison, sont transparents aux ondes sismiques, tout comme un grand espace l'est aux ondes sonores. Alors que les capteurs sismiques sur Terre « entendent » clairement les signaux de tremblement de terre, sur la lune, les capteurs sismiques détectent une pléthore d'échos qui déforment le signal, ce qui rend très difficile même d'identifier où les signaux commencent. Alors que la recherche sismique en est encore à ses balbutiements sur Mars, les tremblements de terre semblent se situer quelque part entre la lune et les tremblements de terre. Les chercheurs reconnaissent les premiers signaux sismiques du tremblement de terre, mais les signaux qui suivent incluent plus d'échos que les scientifiques ne s'y attendaient. La durée d'un signal de tremblement de terre peut être d'environ 10 à 20 minutes. Les scientifiques ne savent pas encore si la partie fracturée de la croûte martienne n'a que quelques kilomètres de profondeur, comme c'est sur la lune, ou s'il est moins profond.

Opérations de service Marsquake

Domenico Giardini, Professeur de géophysique et sismologie, dirige la participation suisse à la mission InSight. Il a créé le centre Marsquake Service (MQS) à l'ETH Zurich. Grossièrement, deux fois par jour, une équipe internationale de dix sismologues analyse les données sismiques de Mars dans le but de détecter et de caractériser les séismes de mars.

Comme il n'y a qu'un seul sismomètre sur Mars, Giardini et son équipe combinent des méthodes empruntées aux débuts de la sismologie, quand il n'y avait que quelques sismomètres sur Terre, avec des méthodes analytiques modernes pour localiser les événements sismiques. Finalement, les chercheurs se tournent vers les données sismiques pour répondre aux questions, non seulement sur la structure géologique intérieure de Mars, mais aussi comment les premières planètes du système solaire interne se sont formées il y a plus de quatre milliards d'années.