La mission InSight de la NASA mesure la sismicité sur Mars depuis près de quatre ans. Son but ? Déterminer la structure interne de la planète afin de faire la lumière sur les processus de formation et d’évolution des planètes telluriques du système solaire. Les dernières données sismiques recueillies par les scientifiques semblent indiquer la présence d’une source chaude à une profondeur de 30 à 50 kilomètres, cohérente avec une activité magmatique récente.
En étudiant comment les ondes sismiques, causées par des tremblements de terre ou des impacts de météorites, se propagent à l’intérieur de Mars, les scientifiques peuvent identifier sa structure interne, de la croûte au noyau. Depuis le lancement de la mission InSight le 26 novembre 2018, plus de 1 300 tremblements de terre de magnitude 1 à 4 ont été enregistrés. Les épicentres de la plupart des séismes étaient situés près des fosses de Cerbère (Cerberus pit), un graben (rupture tectonique causée par un effondrement entre deux failles), constitué d’une série de fissures sismiques, situé à environ 1600 km du site d’atterrissage de la sonde.
Les experts pensent que Mars était volcaniquement très active dans le passé, mais la planète est restée relativement calme pendant plusieurs millions d’années et est maintenant « géologiquement morte ». Sur la base de données partagées par InSight, une équipe internationale de chercheurs dirigée par l’ETH Zurich a étudié une vingtaine d’événements sismiques martiens récents : leur analyse indique la présence d’un probable dépôt de magma près des fosses de Cerberus – ce qui explique pourquoi de nombreux tremblements de terre enregistrés ont pour origine de cette région.
Preuve d’une activité volcanique relativement récente
” [Les données montrent] que les failles de surface les plus répandues ne sont pas sismiquement actives et que la sismicité provient principalement d’un ensemble de structures tectoniques, les Cerberus Jerks », écrivent les chercheurs dans Nature Astronomy. En analysant les caractéristiques spectrales des ondes sismiques, ils ont constaté qu’elles sont pour la plupart de basse fréquence, une propriété généralement associée aux conditions volcaniques.
Vue topographique montrant la hauteur relative des caractéristiques de Cerberus Fossae, avec les zones rouges et blanches relativement plus hautes que les zones bleues. © ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO
L’équipe a conclu qu’il devait y avoir une sorte de corps chaud ou de chambre magmatique dans la région, ce qui signifie que la planète pourrait encore être géologiquement active et que cette activité joue toujours un rôle dans la formation de la surface martienne. Ils ont découvert que les tremblements de terre se produisaient principalement dans la partie la plus intérieure de Cerberus Fossae. Tous les épicentres étaient situés près de la structure, précédemment décrite comme une « jeune fissure volcanique ».
Leurs découvertes ont été étayées par des images satellite montrant des dépôts sombres autour de cette fissure, vraisemblablement de la poussière, preuve d’une activité volcanique relativement récente. « La teinte plus foncée de la poussière est la preuve géologique d’une activité volcanique plus récente – peut-être au cours des 50 000 dernières années – qui est relativement jeune géologiquement », explique le sismologue de l’ETH basé à Zurich, Simon Stehler et premier auteur de l’étude.
Le cratère Zunil (encadré jaune) montre des dépôts de poussière dans la direction du vent dominant. Les fosses de Cerberus (ovales jaunes) montrent des dépôts de poussière plus foncés dans plusieurs directions, indiquant une activité volcanique récente, ont déclaré les chercheurs. © Emirates Mars Mission EXI Caméra
Des tremblements de terre à haute fréquence ont été détectés ailleurs le long des fosses de Cerberus, dans une zone plus fragile et moins profonde, peut-être dans des plans de faille associés aux flancs du graben. « Ensemble, ces tremblements de terre libèrent un moment sismique annuel de 1,4 à 5,6 × 1015 Nm par an, soit au moins la moitié de la sismicité de la planète entière », ont déclaré les scientifiques.
Fosses formées par des processus magmatiques
L’étude des processus géologiques martiens est importante pour une meilleure compréhension de processus similaires se produisant sur Terre. Mars est non seulement notre voisin le plus proche, mais aussi le seul (selon les connaissances modernes) qui possède un noyau de fer, de nickel et de soufre, et qui dans le passé aurait été doté d’un champ magnétique. De plus, il est de plus en plus évident que cette planète possédait autrefois d’énormes masses d’eau liquide, ainsi qu’une atmosphère beaucoup plus dense qu’aujourd’hui.
Ainsi, Mars a (ou avait) plusieurs caractéristiques en commun avec la Terre. Des instruments dirigés vers sa surface (rovers, hélicoptères, sismomètres) permettent d’obtenir des données beaucoup plus complètes et précises que ne le permet l’exploration orbitale. Mais la combinaison de toutes ces données donne une idée fiable de l’histoire passée et présente de la planète rouge. « Bien qu’il reste encore beaucoup à apprendre, les preuves d’un potentiel magma sur Mars sont intrigantes », a déclaré Anna Mittelholz, chercheuse à l’ETH Zurich et à l’Université Harvard et co-auteur de l’étude.
La planète désertique que nous connaissons aujourd’hui était beaucoup plus active il y a environ 3,6 milliards d’années, comme en témoignent les vestiges volcaniques spectaculaires de la planète : la région des monts Tarsis, qui est la plus grande chaîne de volcans connue dans notre système solaire, et le mont Olympe, un volcan, dont hauteur est presque trois fois la hauteur de l’Everest!
Des études antérieures sur les fosses de Cerberus ont montré que la région est encore volcaniquement active depuis 10 millions d’années. Les résultats de cette nouvelle étude montrent que Mars n’est pas encore tout à fait mort. Il est possible que les fosses soient l’un des derniers vestiges de cette région volcanique autrefois active, a déclaré Stehler. Les données suggèrent également que le processus dynamique pourrait continuer à se propager vers l’est.
