Ce qu’on a appris sur Mars grâce aux premières données de la mission InSight

"La mission InSight a fait naître une nouvelle science : la sismologie martienne", selon Frédérique Vidal, ministre de l’Enseignement supérieur, de la Recherche et de l’Innovation. Cela fait presque sept mois que l'atterrisseur InSight s’est posé sur Mars pour en étudier la composition intérieure et les premières données de tous ses instruments ont été dévoilées.

Quels instruments, quelles fonctions

InSight est composé de plusieurs instruments dont trois principaux : SEIS pour calculer les ondes sismiques, HP3 pour mesurer les flux de chaleur et RISE qui géolocalise InSight. Mais plusieurs autres petits instruments, comme un capteur météorologique ou un capteur de pression, nous apportent encore plus de données.

Grâce aux données, les scientifiques tentent de répondre à cinq questions : Quelle est l’épaisseur de la croûte ? Quelle est la structure du manteau ? quelle est la taille et la densité du noyau ? Comment s’organisent les flux de chaleur de la planète ? et comment circulent les ondes sismiques ?

Les informations sur la planète rouge sont particulièrement pertinentes pour les comparer avec celles de la Terre. "Mars est assez grande pour avoir subi la plupart des processus terrestres lors de son évolution, mais assez petite pour avoir conservé les traces de son activité initiale", explique William Bruce Banerdt. Toutes ces réponses permettront de mieux connaitre Mars et, grâce à une étude comparative des autres planètes, de remonter 4,5 milliards d’années en arrière afin de mieux comprendre les débuts du système solaire.

SEIS et la Sismologie martienne

L'objectif premier de la mission est de mesurer les ondes sismiques de Mars. Il a fallu être patient pour les scientifiques... Le premier séisme est apparu 100 jours après l'atterrissage, le 6 avril. L’instrument français SEIS a déterminé que les séismes de Mars étaient plus longs que sur la Terre et durent environ 15 minutes. "Les ondes rebondissent donc sur une structure plus accidentée que celle de la Terre", en ont conclu les scientifiques. Une douzaine de petits séismes sont survenus depuis, dont un plus gros le 5 mai qui pourrait donner plus d’informations sur la composition du manteau supérieur. "Evidemment il nous en faut plus, nous recherchons le ‘Big one’, de magnitude 4 pour atteindre le noyau", détaille le professeur Philippe Lognonné, planétologue au sein de l’Institut de physique du globe de Paris et chercheur pour la mission. Il devrait y en avoir deux ou trois par an.

Les 200 jours de calcul ont permis de comprendre un cycle martien quotidien (une journée est un peu plus longue que sur Terre). Quand le soleil se lève, le flux de chaleur engendre des légères turbulences enregistrées par le sismomètre. Cette agitation s’arrête en fin d’après-midi et reprend pendant la nuit. Ces turbulences et les nombreux tourbillons de poussière s’agitant sur Mars ont permis d’en savoir plus sur les dix premiers mètres de profondeur. "Vraisemblablement, sous les 5 à 6 mètres de sable, il y a une structure plus dure de roche-mère, mais on ne sait pas encore ce que c’est...", avoue le professeur Philippe Lognonné.

Flux thermique par HP3

Autre donnée phare de la mission : la température. HP3 est une sonde qui mesure le flux thermique au sein de la planète. Grâce à un marteau interne à la sonde, celle-ci a pénétré le sol à 30 centimètres de profondeur. L’objectif est de descendre jusqu’à 5 mètres. La vitesse de diffusion de la chaleur aux différents niveaux de la sonde permettra d’avoir plus de détails sur les propriétés de la surface de Mars et estimer la température, la densité et la cohésion de la planète.

Magnétisme calculé par Fluxgate

C'est grâce au magnétomètre Fluxgate, que le magnétisme autour de Mars est calculé. L'instrument a découvert un champ magnétique 10 fois supérieur à ce qui avait été prévu par les satellites. La force du champ magnétique atteint environ 2000 nanotesla (nT). "Les variations du champ magnétique sont aussi inattendues. Cela va nous aider à comprendre la composition de la planète", explique William Bruce Banerdt, chercheur de la Nasa au Jet propulsion Laboratory (JPL) travaillant sur la mission.

Quid de l’atmosphère ?

Les instruments mesurant la météo et la pression sur Mars ont permis d'apporter plus d'informations sur l'atmosphère de Mars. Elle est beaucoup plus fine que celle de la Terre et les variations de la masse sont assez importantes. L’atmosphère est 100 fois moins dense que sur la Terre. Autre particularité : la poussière. Entre dix et 15 tourbillons circulent chaque jour sur toute la surface de la planète, même au niveau de l’équateur. Au bout de vingt jours, une plus grosse tempête a démontré que la poussière se maintenait en suspension particulièrement longtemps. Les équipes s’attardent désormais à rechercher pourquoi. Les analyses ont aussi montré la présence d’infrasons et d’ondes de gravité qui se propagent facilement lorsque la température chute pendant la nuit.

Deux ans d'analyse pour les données de RISE

Enfin, le dernier instrument RISE, apporte des données nécessaires mais pas encore concluantes. RISE établit un signal radio entre la terre et InSight afin de situer les appareils avec une précision de 10 centimètres. Suivre la localisation est une façon de calculer la vitesse du mouvement de la planète, de situer les pôles nord et sud et ensuite d’avoir une idée de la taille et de la densité du noyau. Ces analyses prendront une à deux années.

Plusieurs sites partagent désormais les données d’InSight, dont une station météo qui indique tous les jours le temps qu’il y fait. Les photos sont aussi disponibles sur ce site. Prochain rendez-vous : les résultats des analyses des données pour déterminer la composition de la planète rouge.