ISRO
Si les explorateurs de Voyage au centre de la terre Si à la place ils se rendaient au centre de Mars, ils ne rencontreraient certainement pas les océans souterrains ni les dinosaures vivants qu’ils ont rencontrés dans le film, mais ils verraient probablement quelque chose de différent du noyau de notre planète.
La Terre possède un manteau rocheux qui se déplace comme un liquide lent. Sous le manteau se trouvent un noyau externe de fer liquide et un noyau interne de fer solide. Étant donné que la Terre et Mars sont toutes deux des planètes rocheuses et qu’elles auraient peut-être même eu des conditions de surface similaires il y a des milliards d’années, cela signifie-t-il que nous devrions nous attendre au même intérieur sur Mars ? Pas exactement.
Lorsque deux équipes de chercheurs ont utilisé les données de l’atterrisseur InSight de la NASA et d’autres engins spatiaux pour se rapprocher le plus possible du noyau de Mars en laboratoire, elles ont découvert que la planète rouge ne ressemble pas beaucoup à la Terre à l’intérieur. Les données du projet SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure) de l’atterrisseur InSight de la NASA avaient précédemment suggéré que Mars possédait un gros noyau peu dense. Mais la nouvelle analyse, qui incluait des signaux sismiques supplémentaires, indique que ce que l’on pensait autrefois être la surface du noyau martien est en réalité une épaisse couche de roche en fusion. Le noyau réel de Mars est probablement beaucoup plus petit.
Où tout a commencé…
Pour comprendre pourquoi les précédentes mesures InSight aboutissaient à une estimation de base trop grande et pas assez lourde, il faut remonter à la formation de Mars.
Auparavant, on pensait que lors de sa formation, Mars était recouverte d’un énorme océan de magma qui s’est finalement transformé en un manteau hétérogène rempli de silicates, de fer et d’éléments radioactifs produisant de la chaleur.
Les données sismiques d’InSight soutiennent cette idée. La faible densité du noyau proposée sur la base des observations de l’atterrisseur signifiait qu’il devait y avoir une quantité importante d’éléments légers comme le silicium, le carbone, l’oxygène et l’hydrogène dans le noyau. Cela semblait logique car on pensait auparavant que le noyau martien s’était formé avant la dispersion de tout le gaz dans lequel notre système solaire est né.
Il n’y a qu’un seul problème. Ce sont tous des éléments volatils, ce qui signifie qu’ils se vaporisent facilement. Même certaines formes de silicium peuvent s’évaporer lorsqu’elles sont suffisamment chauffées. Ainsi, une grande partie de cette matière légère aurait dû disparaître de l’océan magmatique.
« Il y a [a] manque de connaissances quant à l’identité et à l’abondance des éléments lumineux prédominants dans le noyau martien », a déclaré le géophysicien Amir Khan de l’ETH Zürich, qui a dirigé l’une des équipes de recherche dans une étude récemment publiée dans Nature.
Comment ça va…
Khan et Henri Samuel, qui ont dirigé une autre équipe dans une étude également publiée dans Nature, pensent désormais que le manteau est homogène plutôt qu’hétérogène. Ses propriétés physiques sont à peu près les mêmes partout. En revanche, le manteau terrestre est essentiellement hétérogène.
InSight avait déjà détecté un tremblement de terre déclenché par un impact de météorite. L’équipe de Samuel a découvert que les ondes sismiques qui avaient traversé la planète ne pouvaient pas être expliquées par un manteau hétérogène, ce qui aurait entraîné une vitesse d’onde beaucoup plus lente.
Les deux équipes ont étayé ces découvertes par des simulations informatiques et des modèles montrant comment ces ondes se propagent au plus profond de Mars. Celles-ci ont en outre montré qu’une vitesse d’onde sismique proche de celle résultant du séisme n’était possible que si Mars possédait un petit noyau dense de fer liquide entouré d’une couche de silicate fondu. Si le noyau était moins dense, les ondes se seraient propagées plus rapidement. . Les deux équipes de recherche ont également comparé la densité du fer liquide au mélange d’éléments censés constituer la surface du noyau et ont découvert que le fer liquide était beaucoup plus dense que ce que les mesures d’InSight suggéraient.
Ainsi, ce que l’on pensait être la surface du noyau martien est en réalité une couche à part entière d’une épaisseur d’environ 1 780 à 1 840 km (1 106 à 1 143 mi). On pense maintenant que le noyau réel est beaucoup plus petit et plus dense, constitué principalement de fer en fusion pouvant contenir des traces d’autres éléments.
…Où ça va
Cette dissection virtuelle de la planète rouge pourrait changer notre façon d’aborder l’évolution des planètes rocheuses, dont la nôtre. Cela pourrait même nous dire comment Mars a perdu son champ magnétique il y a environ 4 milliards d’années. Il est possible que le noyau ait retenu trop de chaleur pour maintenir une dynamo magnétique.
« La production d’un champ magnétique via une action dynamo thermique nécessite un mouvement convectif efficace dans le noyau métallique, impliquant une perte de chaleur dans le noyau… mais [certain processes have prevented] refroidissement du cœur », ont déclaré Samuel et ses collègues dans leur étude.
Certaines incertitudes demeurent, et Khan et Samuel conviennent que des recherches plus approfondies doivent être menées à l’avenir, mais nous découvrons enfin à quoi ressemble vraiment Mars dans son noyau littéral.
Nature, 2023. DOI : 10.1038/s41586-023-06601-8, 10.1038/s41586-023-06586-4.