Vue d'artiste de la structure interne de Mars. La couche supérieure est la croûte, et en dessous se trouve le manteau, qui repose sur un noyau interne solide. Crédit :NASA/JPL-Caltech
En utilisant les données de l'atterrisseur InSight de la NASA sur Mars, Les sismologues de l'Université Rice ont effectué les premières mesures directes de trois limites souterraines de la croûte au cœur de la planète rouge.
"En fin de compte, cela peut nous aider à comprendre la formation planétaire, " a déclaré Alan Levander, co-auteur d'une étude disponible en ligne cette semaine dans Lettres de recherche géophysique . Alors que l'épaisseur de la croûte de Mars et la profondeur de son noyau ont été calculées avec un certain nombre de modèles, Levander a déclaré que les données InSight permettaient les premières mesures directes, qui peut être utilisé pour vérifier les modèles et finalement les améliorer.
"En l'absence de tectonique des plaques sur Mars, son histoire ancienne est principalement préservée par rapport à la Terre, " a déclaré le co-auteur de l'étude Sizhuang Deng, un étudiant diplômé de Rice. "Les estimations de profondeur des limites sismiques martiennes peuvent fournir des indications pour mieux comprendre son passé ainsi que la formation et l'évolution des planètes terrestres en général."
Trouver des indices sur l'intérieur de Mars et les processus qui l'ont formé sont des objectifs clés pour InSight, un atterrisseur robotique qui a atterri en novembre 2018. Le sismomètre en forme de dôme de la sonde permet aux scientifiques d'écouter de faibles grondements à l'intérieur de la planète, de la même manière qu'un médecin pourrait écouter les battements du cœur d'un patient avec un stéthoscope.
Les sismomètres mesurent les vibrations des ondes sismiques. Comme des ondulations circulaires qui marquent l'endroit où un caillou a dérangé la surface d'un étang, les ondes sismiques traversent les planètes, marquer l'emplacement et la taille des perturbations comme les impacts de météores ou les tremblements de terre, qui s'appellent à juste titre des tremblements de terre sur la planète rouge. Le sismomètre d'InSight en a enregistré plus de 170 de février à septembre 2019.
Les ondes sismiques sont également subtilement modifiées lorsqu'elles traversent différents types de roches. Les sismologues ont étudié les modèles d'enregistrements sismographiques sur Terre pendant plus d'un siècle et peuvent les utiliser pour cartographier l'emplacement des gisements de pétrole et de gaz et des strates beaucoup plus profondes.
Ce 2 février, La photo de 2019 montre le bras robotique de l'atterrisseur InSight de la NASA déployant un couvercle en forme de dôme qui protège le sismomètre de l'atterrisseur du vent, poussière et températures extrêmes. Crédit :NASA/JPL-Caltech
"La façon traditionnelle d'étudier les structures sous Terre est d'analyser les signaux sismiques à l'aide de réseaux denses de stations sismiques, " a déclaré Deng. " Mars est beaucoup moins actif sur le plan tectonique, ce qui signifie qu'il y aura beaucoup moins d'événements de tremblements de terre par rapport à la Terre. De plus, avec une seule station sismique sur Mars, nous ne pouvons pas employer des méthodes qui reposent sur des réseaux sismiques. »
Levande, Rice's Carey Crone est professeur de la Terre, Sciences environnementales et planétaires, et Deng ont analysé les données sismologiques d'InSight 2019 à l'aide d'une technique appelée autocorrélation du bruit ambiant. "Il utilise des données de bruit continu enregistrées par la seule station sismique sur Mars pour extraire des signaux de réflexion prononcés des limites sismiques, " dit Deng.
La première frontière mesurée par Deng et Levander est la division entre la croûte et le manteau de Mars à près de 35 kilomètres sous l'atterrisseur.
La seconde est une zone de transition à l'intérieur du manteau où les silicates de fer et de magnésium subissent une modification géochimique. Au dessus de la zone, les éléments forment un minéral appelé olivine, et en dessous, la chaleur et la pression les compriment en un nouveau minéral appelé wadsleyite. Connue sous le nom de transition olivine-wadsleyite, cette zone a été trouvée 690-727 milles (1, 110-1, 170 kilomètres) sous InSight.
"La température à la transition olivine-wadsleyite est une clé importante pour construire des modèles thermiques de Mars, " Dit Deng. " De la profondeur de la transition, on peut facilement calculer la pression, Et avec cela, nous pouvons dériver la température.
La troisième frontière que lui et Levander ont mesurée est la frontière entre le manteau de Mars et son noyau riche en fer, qu'ils ont trouvé à environ 945-994 milles (1, 520-1, 600 kilomètres) sous l'atterrisseur. Mieux comprendre cette frontière "peut renseigner sur l'évolution de la planète d'un point de vue chimique et thermique, " dit Deng.
