Une nouvelle interprétation des données sismiques martiennes par les scientifiques Ikuo Katayama de l'Université d'Hiroshima et Yuya Akamatsu de l'Institut de recherche en géodynamique marine suggère la présence d'eau sous la surface de Mars. "Si de l'eau liquide existe sur Mars", affirme Katayama, "la présence d'une activité microbienne" est possible.
Cette analyse s'appuie sur les données sismiques du SEIS (Seismic Experiment for the Interior Structure), déployé depuis l'atterrisseur InSight de la NASA qui s'est posé sur Mars en 2018 (Fig. 1). Cet atterrisseur robotisé est unique car il a pu utiliser son bras robotisé pour placer un sismomètre à la surface de Mars. L' instrument SEIS , qui contient le sismomètre, utilise les ondes sismiques naturellement générées sur Mars par les tremblements de terre ou les impacts de météorites pour scanner l'intérieur de la planète (Fig. 1).
Lorsqu'un séisme ou un impact de météorite se produit sur Mars, SEIS peut lire l'énergie émise sous forme d'ondes P , d'ondes S et d'ondes de surface pour créer une image de l'intérieur de la planète (Fig. 2). Les scientifiques peuvent utiliser les ondes P et S pour déterminer de nombreuses informations sur les roches qui composent Mars, notamment la densité des roches ou les changements potentiels de composition au sein des roches.
Par exemple, les ondes S ne peuvent pas se propager dans l’eau et se déplacent à une vitesse plus lente que les ondes P. Par conséquent, la présence, l’absence et le moment d’arrivée des ondes S peuvent déterminer à quoi ressemble le sous-sol. De plus, les ondes P peuvent se propager plus rapidement dans les matériaux à haute densité et plus lentement dans les matériaux moins denses, de sorte que leur vitesse peut aider à déterminer la densité du matériau traversé par l’onde, ainsi que les éventuels changements de densité le long de son trajet. Les données sismiques collectées avec SEIS montrent une limite à 10 km de profondeur et à 20 km de profondeur à partir des écarts mesurés dans la vitesse sismique.
Cette limite a été interprétée jusqu'à présent comme une transition brutale dans la porosité (le pourcentage d'espace libre dans une roche) ou dans la composition chimique de l'intérieur martien. Cependant, Katayama et Akamatsu ont interprété ces fissures comme une preuve potentielle de la présence d'eau dans le sous-sol martien. Les données sismiques indiquent une limite entre les fissures sèches et les fissures remplies d'eau dans le sous-sol martien (Fig. 3). Pour tester leur hypothèse, ils ont mesuré la vitesse sismique traversant des roches ayant les mêmes structures et la même composition qu'une roche crustale martienne typique dans des conditions humides, sèches et gelées.
Cette analyse s'appuie sur les données sismiques du SEIS (Seismic Experiment for the Interior Structure), déployé depuis l'atterrisseur InSight de la NASA qui s'est posé sur Mars en 2018 (Fig. 1). Cet atterrisseur robotisé est unique car il a pu utiliser son bras robotisé pour placer un sismomètre à la surface de Mars. L' instrument SEIS , qui contient le sismomètre, utilise les ondes sismiques naturellement générées sur Mars par les tremblements de terre ou les impacts de météorites pour scanner l'intérieur de la planète (Fig. 1).
Lorsqu'un séisme ou un impact de météorite se produit sur Mars, SEIS peut lire l'énergie émise sous forme d'ondes P , d'ondes S et d'ondes de surface pour créer une image de l'intérieur de la planète (Fig. 2). Les scientifiques peuvent utiliser les ondes P et S pour déterminer de nombreuses informations sur les roches qui composent Mars, notamment la densité des roches ou les changements potentiels de composition au sein des roches.
Par exemple, les ondes S ne peuvent pas se propager dans l’eau et se déplacent à une vitesse plus lente que les ondes P. Par conséquent, la présence, l’absence et le moment d’arrivée des ondes S peuvent déterminer à quoi ressemble le sous-sol. De plus, les ondes P peuvent se propager plus rapidement dans les matériaux à haute densité et plus lentement dans les matériaux moins denses, de sorte que leur vitesse peut aider à déterminer la densité du matériau traversé par l’onde, ainsi que les éventuels changements de densité le long de son trajet. Les données sismiques collectées avec SEIS montrent une limite à 10 km de profondeur et à 20 km de profondeur à partir des écarts mesurés dans la vitesse sismique.
Cette limite a été interprétée jusqu'à présent comme une transition brutale dans la porosité (le pourcentage d'espace libre dans une roche) ou dans la composition chimique de l'intérieur martien. Cependant, Katayama et Akamatsu ont interprété ces fissures comme une preuve potentielle de la présence d'eau dans le sous-sol martien. Les données sismiques indiquent une limite entre les fissures sèches et les fissures remplies d'eau dans le sous-sol martien (Fig. 3). Pour tester leur hypothèse, ils ont mesuré la vitesse sismique traversant des roches ayant les mêmes structures et la même composition qu'une roche crustale martienne typique dans des conditions humides, sèches et gelées.
Une roche martienne typique est similaire aux roches de diabase de Rydaholm, en Suède, en raison de leurs grains de plagioclase et d'orthopyroxène de taille uniforme. En laboratoire, Katayama et Akamatsu ont mesuré la vitesse des ondes P et S à l'aide d'un transducteur piézoélectrique , qui utilise « l'énergie électrique... comme source d'ondes » qui « surveille l'énergie des ondes sismiques » sur des échantillons de diabase secs, humides et congelés. L'expérimentation a révélé que les vitesses sismiques des échantillons secs, humides et congelés sont significativement différentes, ce qui étaye l'interprétation selon laquelle la limite à 10 km et 20 km pourrait provenir d'un changement de roche sèche à roche humide.
Ces expériences de laboratoire confirment l'hypothèse de Katayama et Yuya selon laquelle la limite mesurée par les données sismiques indique une transition de la roche sèche à la roche humide plutôt qu'un changement de porosité ou de composition chimique. Ces résultats fournissent donc des preuves convaincantes de l'existence d' eau liquide sous la surface de Mars. « De nombreuses études suggèrent la présence d'eau sur l'ancienne Mars il y a des milliards d'années », explique Katayama, « mais notre modèle indique la présence d'eau liquide sur la Mars actuelle. »
Informations complémentaires : Ikuo Katayama et al., Discontinuité sismique dans la croûte martienne probablement causée par des fissures remplies d'eau, Géologie (2024). DOI : 10.1130/G52369.1
Fourni par la Société géologique d'Amérique
Ces expériences de laboratoire confirment l'hypothèse de Katayama et Yuya selon laquelle la limite mesurée par les données sismiques indique une transition de la roche sèche à la roche humide plutôt qu'un changement de porosité ou de composition chimique. Ces résultats fournissent donc des preuves convaincantes de l'existence d' eau liquide sous la surface de Mars. « De nombreuses études suggèrent la présence d'eau sur l'ancienne Mars il y a des milliards d'années », explique Katayama, « mais notre modèle indique la présence d'eau liquide sur la Mars actuelle. »
Informations complémentaires : Ikuo Katayama et al., Discontinuité sismique dans la croûte martienne probablement causée par des fissures remplies d'eau, Géologie (2024). DOI : 10.1130/G52369.1
Fourni par la Société géologique d'Amérique
