L'atterrisseur InSight Mars de la NASA a détecté des ondes sismiques provenant de quatre roches spatiales qui se sont écrasées sur Mars en 2020 et 2021.

Non seulement il s'agit des premiers impacts détectés par le sismomètre du vaisseau spatial depuis l'atterrissage d'InSight sur Mars en 2018, mais c'est également la première fois que des ondes sismiques et acoustiques d'un impact ont été détectées sur la planète rouge - un développement offrant aux scientifiques un nouveau moyen d'étudier la croûte, le manteau et le noyau de Mars.

Une nouvelle étude publiée dans Nature Geoscience – dont Ingrid Daubar, professeure adjointe (recherche) de l'Université Brown en sciences de la Terre, de l'environnement et des planètes, est co-auteur – détaille les impacts, qui variaient entre 53 et 180 miles de l'emplacement d'InSight, une région de Mars appelée Elysium Planitia.

"C'était super excitant", se souvient Daubar des impacts. "Mes images préférées sont celles des cratères eux-mêmes. Après trois ans d'attente pour un impact, ces cratères étaient magnifiques."

Parmi les quatre météoroïdes confirmés, qui est le terme utilisé pour désigner les roches spatiales avant qu'elles ne touchent le sol, le premier que l'équipe a trouvé a fait l'entrée la plus spectaculaire :il est entré dans l'atmosphère de Mars le 5 septembre 2021, explosant en au moins trois éclats. que chacun a laissé derrière lui des cratères.

Lorsque Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA a survolé le site d'impact estimé pour confirmer l'emplacement, il a utilisé sa caméra contextuelle en noir et blanc pour révéler trois points sombres à la surface. Après avoir localisé ces points, l'équipe de l'orbiteur a utilisé la caméra High-Resolution Imaging Science Experiment pour obtenir un gros plan couleur des cratères. Il y a aussi l'audio des impacts disponibles.

Après avoir passé au peigne fin les données antérieures, trois autres impacts ont été confirmés comme se produisant le 27 mai 2020 ; 18 février 2021 ; et le 31 août 2021.

"Avoir un emplacement vraiment précis pour la source des impacts calibre toutes les autres données pour la mission", a déclaré Daubar. "Cela valide les estimations que nous avons faites et nous permettra de le faire plus précisément... Cela nous en dit également beaucoup sur le processus d'impact lui-même et les résultats sismiques. Nous n'avons jamais vu cela auparavant."

Les chercheurs se demandent pourquoi ils n'ont pas détecté plus d'impacts de météorites sur Mars. La planète rouge est à côté de la principale ceinture d'astéroïdes du système solaire, qui fournit une quantité suffisante de roches spatiales pour cicatriser la surface de la planète. Étant donné que l'atmosphère de Mars est à peine 1 % plus épaisse que celle de la Terre, davantage de météoroïdes la traversent sans se désintégrer.

De plus, le sismomètre d'InSight a détecté plus de 1 300 "marsquakes". Fourni par l'agence spatiale française, le Centre National d'Études Spatiales, l'instrument est si sensible qu'il peut détecter des ondes sismiques à des milliers de kilomètres de distance. Mais l'événement du 5 septembre 2021 marque la première détection d'un impact.

L'équipe d'InSight soupçonne que d'autres impacts peuvent avoir été masqués par le bruit du vent ou les changements saisonniers de l'atmosphère. Maintenant que la signature sismique distinctive d'un impact sur Mars a été découverte, les scientifiques s'attendent à en découvrir davantage dans les près de quatre années de données d'InSight.

Passion planétaire

Pour Daubar – qui, en plus de son rôle chez Brown, est chercheuse scientifique au Jet Propulsion Laboratory de la NASA à la tête du groupe de travail Impact Cratering sur la mission InSight – elle voit le potentiel des données pour permettre une étude plus approfondie d'autres planètes, y compris la Terre. P>

"Dans un sens plus large, la raison pour laquelle nous étudions d'autres planètes est de mieux comprendre notre propre planète", a-t-elle déclaré.

Daubar a été professeur adjoint de sciences planétaires à Brown pendant trois ans, mais sa curiosité cosmique s'est développée bien plus tôt.

"J'ai eu la chance que mon lycée public à East Lyme, Connecticut, ait un planétarium", a déclaré Daubar. "Cela a suscité mon intérêt pour l'astronomie et l'espace."

À l'université, elle s'est spécialisée en astronomie à l'Université Cornell. Elle a ensuite obtenu un doctorat. en sciences planétaires à l'Université de l'Arizona et est devenu chercheur scientifique au JPL.

"J'adore les cratères", a déclaré Daubar. "Je pense qu'il s'agit de l'un des processus planétaires les plus passionnants que nous puissions étudier."

Daubar fait partie des centaines de scientifiques et d'ingénieurs du monde entier qui contribuent à la mission InSight, a-t-elle déclaré.

"Je suis une personne visuelle et j'ai beaucoup travaillé avec des caméras", a-t-elle déclaré, "donc pour moi, avoir la preuve visuelle de ce phénomène physique est vraiment excitant. Nous avons en fait des images" avant et après ". C'est tellement cool pour moi que la surface de cette plante change en ce moment. Ce n'est pas un processus géologique ancien."

La science derrière les frappes

Les données des impacts de météoroïdes offrent divers indices qui aideront les chercheurs à mieux comprendre Mars.

"Nous avons des tonnes de données, ce qui est vraiment excitant pour les scientifiques", a déclaré Daubar. "Nous avons beaucoup exploré la planète. Il y a beaucoup de choses que nous savons et beaucoup que nous ne savons pas."

La plupart des tremblements de terre sont causés par des roches souterraines qui se fissurent sous l'effet de la chaleur et de la pression. Étudier comment les ondes sismiques résultantes changent lorsqu'elles se déplacent à travers différents matériaux fournit aux scientifiques un moyen d'étudier la croûte, le manteau et le noyau de Mars.

Les quatre impacts confirmés jusqu'à présent ont produit de petits séismes d'une magnitude ne dépassant pas 2,0. Cela ne donne pas aux scientifiques un aperçu plus profond que la croûte martienne, alors que les signaux sismiques de séismes plus importants, comme le tremblement de terre de magnitude 5 qui s'est produit en mai 2022, peuvent révéler des détails sur le manteau et le noyau de la planète.

"Ces impacts particuliers sont vraiment petits et proches - ils n'ont pas traversé le manteau et le noyau", a déclaré Daubar. "Mais cela nous permet d'utiliser ces connaissances pour l'ensemble du catalogue d'événements avec une nouvelle compréhension de ces points de données sur l'emplacement et la source."

Il est important de noter que les impacts seront essentiels pour affiner la chronologie de Mars.

"Les impacts sont les horloges du système solaire", a déclaré Raphael Garcia, de l'Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace à Toulouse, en France, qui est l'auteur principal de l'étude. "Nous avons besoin de connaître le taux d'impact aujourd'hui pour estimer l'âge des différentes surfaces."

Les scientifiques peuvent estimer l'âge de la surface d'une planète en comptant ses cratères d'impact. Sur Mars, la surface a eu plus de temps pour accumuler des cratères d'impact de différentes tailles car la planète manque du mouvement des plaques tectoniques et du volcanisme actif qui renouvelle constamment la surface, comme c'est le cas sur Terre. En calibrant les modèles statistiques en fonction de la fréquence à laquelle ils voient des impacts se produire actuellement, les scientifiques peuvent estimer combien d'impacts supplémentaires se sont produits plus tôt dans l'histoire du système solaire.

"La sismologie est un moyen de savoir ce qu'il y a à l'intérieur d'une planète", a expliqué Daubar. "La mission InSight est la première mission à réellement étudier l'intérieur de la planète."

Les données d'InSight, en combinaison avec des images orbitales, peuvent être utilisées pour reconstruire la trajectoire d'un météoroïde et la taille de son onde de choc. Chaque météoroïde crée une onde de choc lorsqu'il frappe l'atmosphère et une explosion lorsqu'il touche le sol. Ces événements envoient des ondes sonores dans l'atmosphère. Plus l'explosion est importante, plus cette onde sonore incline le sol lorsqu'elle atteint InSight. Le sismomètre de l'atterrisseur est suffisamment sensible pour mesurer l'inclinaison du sol à partir d'un tel événement et dans quelle direction.

"Nous en apprenons davantage sur le processus d'impact lui-même", a déclaré Garcia. "Nous pouvons maintenant faire correspondre différentes tailles de cratères à des ondes sismiques et acoustiques spécifiques." + Explorer plus loin

InSight de la NASA enregistre un tremblement de terre monstre sur Mars