Mars semble être une étendue gelée de poussière rouge, de cratères béants et de terrain rocheux à l’extérieur, mais que se cache-t-il sous sa surface balayée par le vent ? L’atterrisseur InSight de la NASA a peut-être découvert cela avant de prendre son dernier souffle proverbial dans une tempête de poussière.
Que le noyau de Mars soit solide ou liquide a longtemps été débattu. Bien qu’il n’y ait aucun moyen d’observer directement le noyau martien, InSight a essayé. Son sismomètre, SEIS, a été le premier instrument à trouver des preuves possibles d’un noyau liquide. Entre-temps, son instrument RISE (Rotation and Interior Structure Experiment) avait mesuré de minuscules changements dans la rotation de la planète alors qu’elle tournait en orbite, des « oscillations » dans son axe causées par la poussée et la traction de la gravité du Soleil.
« Notre analyse des données de suivi radio d’InSight plaide contre l’existence d’un noyau interne solide et révèle la forme du noyau, indiquant qu’il existe des anomalies de masse internes au plus profond du manteau », écrivent les chercheurs à l’origine de l’instrument dans une étude récemment publiée dans Nature.
Lent à monter
RISE fonctionne en transmettant des signaux radio à la Terre. En suivant les changements de ces signaux, les chercheurs peuvent détecter des changements extrêmement petits de son emplacement par rapport à nos récepteurs. Ces changements sont causés par des oscillations dans la rotation de Mars appelées nutations. La distance et la direction dans lesquelles l’axe s’est déplacé à cause de ces nutations peuvent être utilisées pour déduire des informations sur la composition interne de Mars.
La planète rouge était auparavant soupçonnée d’avoir un noyau liquide basé sur des mesures d’ondes sismiques. Mais la détection de ces changements sur la base de signaux radio s’est avérée difficile. Il a fallu un certain temps pour que des signaux émergent du bruit des mouvements de la planète. Mars tourbillonne également de tempêtes de poussière, et les tempêtes qui se sont produites avant et après l’atterrissage d’InSight ont modifié la vitesse de rotation de la planète pendant un certain temps. Son axe de rotation subit également de légers changements dus aux forces gravitationnelles exercées par ses lunes, Phobos et Deimos.
Pour que l’expérience RISE fonctionne, les chercheurs devaient savoir précisément où InSight avait atterri sur Mars. Les atterrisseurs ont prévu des sites d’atterrissage, mais ceux-ci ne sont pas exacts – même les scientifiques qui les suivent ne peuvent dire précisément où ils se trouvent jusqu’à ce qu’ils interprètent les premières données que l’atterrisseur transmet à la Terre.
Les premières données RISE ont été traitées par le scientifique radio Sébastien Le Maistre de l’Observatoire royal de Belgique, et une estimation de position a été téléchargée sur Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), qui a pris une photo de l’emplacement. L’image montrait qu’InSight avait été localisé avec une précision étonnante.
Vous avez des nutations dans votre rotation
Une fois que RISE a su où se trouvait exactement son atterrisseur sur Mars, comment les nutations qu’il a détectées suggèrent-elles un noyau liquide ? Les nutations peuvent être progrades (l’axe se déplaçant dans le sens antihoraire par rapport à son environnement) ou rétrogrades (le contraire). Le Maistre et son équipe savaient déjà que si Mars avait vraiment un noyau liquide sous un manteau solide, cela signifierait que l’axe vacillait en rétrograde et se déplaçait également un peu plus que si le noyau était solide. Lorsqu’ils ont testé cela par rapport aux données InSight, c’était une correspondance.
« L’analyse de nutation basée sur des mesures radiométriques est la seule technique qui peut fournir des estimations directes de [the] propriétés du noyau martien », ont également déclaré les chercheurs dans l’étude.
Une analyse plus approfondie a déterminé que le noyau martien est très probablement constitué d’un alliage de fer liquide et de soufre, et qu’il passe constamment par convection, avec un fluide plus chaud qui monte et un fluide plus froid qui descend. Contrairement au noyau terrestre, on pense également qu’il est complètement liquide. Le noyau externe de la Terre est un alliage de fer liquide et de nickel, tandis que le noyau interne est solide et principalement composé de fer.
Les scientifiques disent qu’il est possible que le manteau inférieur de Mars soit également en fusion, ce qui affecterait la taille et la forme du noyau. Un manteau en fusion permettrait des anomalies de masse souterraines, des régions dans lesquelles le matériau est plus ou moins dense que le matériau environnant. Il s’est avéré que l’une de ces anomalies semble être située beaucoup plus profondément sous la surface que l’autre. Des anomalies pourraient en partie expliquer le léger aplatissement de la surface et du noyau de Mars lors de sa rotation sur son axe.
À l’avenir, Le Maistre espère analyser davantage de données RISE dans le même ensemble de données qui a révélé les anomalies et le noyau liquide. Il y a encore d’énormes quantités de données d’InSight qui ne demandent qu’à nous en dire plus sur Mars. « RISE ne concerne pas seulement l’intérieur mais aussi l’atmosphère et la rotation », a-t-il déclaré dans un communiqué de presse. « [It can] fournir un modèle d’orientation et de rotation qui puisse servir de référence à la communauté scientifique.
Nature, 2023. DOI : 10.1038/s41586-023-06150-0
Elizabeth Rayne est une créature qui écrit. Son travail est apparu sur SYFY WIRE, Space.com, Live Science, Grunge, Den of Geek et Forbidden Futures. Lorsqu’elle n’écrit pas, elle change de forme, dessine ou fait du cosplay en tant que personnage dont personne n’a jamais entendu parler. Suivez-la sur Twitter @quothravenrayne.