L’énigme de la structure interne de Mars enfin résolue

L’une des dernières images prises par InSight. Capturée le 11 décembre 2022, elle montre SEIS, le sismomètre de la mission à la surface de la Planète rouge.

En décembre 2022, la NASA tirait le rideau sur sa mission martienne InSight. Après plus de quatre années passées à la floor de la Planète rouge, l’atterrisseur, sur les panneaux duquel une épaisse couche de poussière s’était déposée, n’avait plus assez d’énergie pour travailler. Une mort par étouffement, en quelque sorte. Toutefois, dans l’exploration spatiale, longtemps après la fin des missions robotisées, les données enregistrées continuent d’alimenter la science et InSight ne fait pas exception : mercredi 25 octobre, dans la revue Nature, deux études indépendantes l’une de l’autre, mais s’appuyant sur les mesures du principal instrument de l’atterrisseur, le sismomètre SEIS (fourni par la France), résolvent l’anomalie de la construction interne de Mars.

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Revenons deux ans en arrière. A l’été 2021, l’équipe d’InSight décrit pour la première fois les entrailles martiennes. Pour y parvenir, elle a décrypté les ondes sismiques créées soit par des « tremblements de Mars », soit par l’affect de météorites. La vitesse à laquelle se propagent ces ondes dépend des caractéristiques du milieu traversé, comme sa densité, sa température ou sa compressibilité. On peut ainsi en déduire sa composition chimique et savoir s’il est solide, mou ou liquide. Le résultat obtenu en 2021 se dessine avec trois simples couches : une wonderful croûte surplombant un manteau rocheux, homogène et sans stratification, qui lui-même entoure un assez gros noyau métallique et liquide, de 1 830 kilomètres de rayon (le rayon martien mesure 3 390 kilomètres).

Il y avait cependant un hic, une anomalie que résume Henri Samuel, chercheur au CNRS travaillant à l’Institut de physique du globe de Paris (IPGP) et premier auteur d’une des deux études : « Le noyau que nous avions était peu dense. Pour arriver à cette assez faible densité, il fallait ajouter au fer des éléments légers comme le soufre, le carbone, l’oxygène et l’hydrogène. Le problème, c’est qu’il fallait en ajouter beaucoup et même trop par rapport à ce qui était permis. »

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Manteau forcément hétérogène

Il n’y a évidemment pas de permis de construire pour un noyau planétaire, mais les lois de la physique et de la chimie posent des contraintes. « Des expériences ont été menées en laboratoire, sous haute température et pression, où l’on essaie d’incorporer des éléments légers dans des alliages de fer, décrit Henri Samuel. Les limites que ces exams ont établies étaient un peu dépassées pour le noyau martien. »

Par ailleurs, les quantités d’éléments légers que l’on supposait dans le noyau de Mars ne collaient pas non plus avec les matériaux disponibles lors de la formation des planètes il y a 4,5 milliards d’années. L’anomalie ne trouvant pas de resolution, « on s’en était accommodé », explique Henri Samuel avec un sourire.

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