Sonder les entrailles de Mars, grâce à la sonde Insight

Le Dernier #CNEStweetup de la saison sur les efforts de « Comprendre Mars pour comprendre la Terre »

Plusieurs tentatives d'envoi d'un sismomètre sur la planète Mars, autant de missions maudites. En 2016, la NASA enverra une nouvelle sonde, Insight, pour étudier les ondes sismiques de notre planète voisine. Mais que cherche-t-on précisément sur Mars au final, pour y dédier tant de ressources ? Les réponses étaient au rendez-vous au dernier Mardi de l'espace de la saison !

Plusieurs tentatives d'envoi d'un sismomètre sur la planète Mars, autant de missions maudites. En 2016, la NASA enverra une nouvelle sonde, Insight, pour étudier les ondes sismiques de notre planète voisine. Mais que cherche-t-on précisément sur Mars au final, pour y dédier tant de ressources ? Les réponses étaient au rendez-vous au dernier Mardi de l'espace de la saison ! 

 

''La Terre, cette concentrique, a pour voisine une étrange et vague cousine, 

 que dans la famille on nomme Mars l’excentrique. 

Pendant que la Terre tectonise, sur la Rouge il fait froid, 

et pendant que Mars se frise, sur la Terre on aboie. 

 Il suffirait qu'un volcan se réveille pour que jaillisse la vie, 

tatatatata rime en "i", 

pourtant nous avons le même Soleil.'' - Thomas Roche  

 

« –C'est une bonne situation ça, scribe ? 

–Vous savez, moi, tant qu'il s'agit de nourrir sa panse et de nourrir sa pensée, je ne pense pas qu'il y ait de bonnes ou de mauvaises situations... »

C'est dans cet état d'esprit et en tant que client régulier des bars et des sciences que je me suis rendu le 17 juin dernier dans un café parisien afin d'assister au traditionnel "Mardi de l'espace" organisé par le CNES, l'agence spatiale française. Un programme au titre alléchant (« Comprendre Mars pour comprendre la Terre »). Des intervenants extraordinaires, à savoir Francis Rocard, responsable du programme d'exploration du système solaire au CNES, et Philippe Lognonné, sismologue et planétologue. Une équipe de choc de twittos de tous horizons. What else? Résumé d'une soirée placée sous le signe de la planète rouge.


Deux planètes, deux destins

Mars et la Terre se sont probablement formées à partir du même matériau, dans le disque de gaz et de poussières que constituait le système solaire primordial. Elles ont, de plus, des tailles et des distances au Soleil à peu près équivalentes. Pourtant, il suffit de jeter un œil à Mars pour se rendre compte qu'elle est très différente de la Terre : une planète recouverte par des étendues désertiques couleur rouille (et pas du tout Feng Shui), des températures qui oscillent entre 0 et -100 °C, nulle trace de vie à sa surface... Pas vraiment le lieu de vacances idéal.

 

Tailles comparées de la Terre et Mars


Comment dans ce contexte expliquer ces disparités ? Le problème de Mars, nous explique Francis Rocard, c'est que Jupiter s'est formée avant cette dernière. Selon le scénario le plus accepté aujourd'hui (qu'on appelle le modèle de Nice), le système solaire aurait connu des périodes de migrations planétaires assez intenses. En effet, à cause des forces de frottement du gaz environnant, la jeune Jupiter en formation se serait progressivement approchée du Soleil dans une grande spirale, jusqu'à atteindre une distance de 3 à 4 fois la distance Terre-Soleil. Jupiter aurait pu en rester là, rejoignant la grande famille des « Jupiter chauds » qui constituent les 3/4 des planètes que l'on découvre dans tant de systèmes stellaires lointains. C'était sans compter l'arrivée en jeu de Saturne qui, par un jeu complexe de mécanique céleste, entra un beau jour en résonance d'orbite avec Jupiter. Lorsque Saturne faisait 2 tours autour du Soleil, Jupiter en faisait 3. Cet événement eut un effet remarquable sur le destin du système solaire. En l'espace de quelques millions d'années seulement, tous les astéroïdes du système solaire ont été violemment expulsés de leur orbite dans un immense jeu de billard dont les traces sont encore visibles aujourd'hui, à l’œil nu s'il vous plaît ! Car les cratères de notre Lune sont les témoins immortels de cette période de « Grand Bombardement Tardif » qu'a connu le système solaire il y a 3,8 milliards d'années.

Ce miracle gravitationnel fit donc le ménage dans notre voisinage planétaire et eut même pour effet de faire « virer de bord » les deux planètes géantes : Jupiter et Saturne s'éloignèrent lentement du Soleil jusqu'à atteindre leurs orbites actuelles.

La grande victime de ce chamboulement cosmique, c'est la planète rouge. Privée de sa nourriture rocheuse en plein développement, Mars n'a pas pu grossir. Et c'est là son drame. Car, quand on est une planète, plus on est petit et plus on se refroidit vite. C'est ainsi que la planète qui accueillait un immense océan d'eau liquide il y a de ça 4 milliards d'années (et, qui sait, peut être même de la vie ?) tarit prématurément la source de chaleur interne issue de sa formation. Les entrailles de Mars se figèrent à jamais, privant la planète de son champ magnétique, de ses volcans et de sa tectonique des plaques, propices à l'émergence de la vie. Sans effet de serre pour conserver la chaleur issue du Soleil, les océans de Mars se changèrent en glace et sa surface en un désert hostile, à la merci des vents solaires et des rayons cosmiques, dont la Terre nous protège fort heureusement grâce à son champ magnétique. La planète rouge était devenue une planète morte.


La malédiction du sismomètre

Pour comprendre la structure interne de Mars et tenter de combler les trous dans notre compréhension de son histoire, envoyer un sismomètre sur place semble être l'idée du siècle. Comment se fait-il alors qu'en plus de 50 ans d'exploration martienne, aucun sismomètre n'ait encore foulé le sol de la planète rouge ? En fait, relate Philippe Lognonné, ce n'est pas faute d'essayer. En 1975 furent envoyées les sondes Viking, les premiers atterrisseurs martiens de l'Histoire. Chacune de ces sondes avait à son bord un sismomètre destiné, vous l'avez deviné, à étudier la sismicité de Mars. Des problèmes techniques ont fait que ces instruments n'ont pas été déployés au sol. Les résultats furent plutôt décevants : l'instrument de Viking 2 mesura seulement les vibrations de l'atterrisseur sous le vent martien. Quant au sismomètre de Viking 1, il n'a jamais donné signe de vie. Mais les déboires sismométriques martiens ne s'arrêtèrent pas là ! Car en 1996, la Russie a lancé la sonde Mars 96. Ce projet ne cachait pas son ambition : avec ses 4 atterrisseurs, ses 2 sismomètres et ses 2 pénétrateurs destinés à analyser la composition chimique de l'aride planète, Mars 96 allait devenir le plus gros engin jamais lancé vers la planète rouge. Le destin en décida autrement. Car au moment du lancement de la sonde, le dernier étage de la fusée qui la transportait ne démarra pas comme prévu. La sonde et ses instruments se sont alors désintégrés dans les hautes couches de l'atmosphère, comme le cœur des scientifiques et ingénieurs qui y avaient dédié une bonne partie de leur carrière. 

Mais que cherche-t-on précisément sur Mars, au final, pour y dédier tant de ressources ?

Des sons, des ondes, des sondes 

On vous le donne en mille : des séismes. Mars n’ayant pas de tectonique des plaques, ceux-ci sont cependant de nature différente de ceux que l’on observe sur Terre. En effet, quand une planète se refroidit, elle se contracte et cette contraction va générer des fractures, qui vont provoquer à leur tour des séismes. À cet effet s'ajoute le fait que Mars se déforme à cause de l'attraction gravitationnelle du Soleil et de ses deux lunes, Phobos et Deimos. Cette activité va nous permettre de remonter jusqu'à la structure interne de la planète, encore assez mal connue à l'heure actuelle ! 

On peut grossièrement assimiler celle-ci à la structure d'un fruit (non, pas à une banane !), avec son noyau, son manteau et sa croûte. Au centre d'une planète rocheuse se trouve généralement un noyau de fer. Sur Terre on sait par exemple que celui-ci se sépare en 2 parties : la partie externe, liquide, et la partie interne (la graine), solide. Par ailleurs, anecdotise Philippe Lognonné, on a découvert dans les années 2000, à la surprise générale, que le noyau de la Lune était liquide ! Quant à Mars, on pense aujourd'hui que son noyau est liquide, mais on ne sait pas encore s'il possède une graine. Autre incertitude que l'étude des séismes martiens va permettre d'éclairer, sa température interne. En effet, si les ondes sismiques se déplacent vite, l'intérieur de la planète sera plutôt froid, et inversement.

Pour étudier les ondes sismiques de notre planète voisine, la NASA y envoie en 2016 la sonde Insight (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport), une table basse robotisée high tech dont la forme n'est pas sans rappeler une tête de Mickey. À son bord, 2 instruments principaux. Le premier est un sismomètre nommé SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure), développé en France (cocorico !), protégé du vent martien par une cloche à fromage métallique et destiné à étudier les vibrations du sol. 

Le deuxième instrument est un capteur de flux de chaleur, composé d'une tige de 5 m s'enfonçant dans les entrailles de Mars, et dont le but sera littéralement de prendre la température de celle-ci. Pourquoi 5 m me direz-vous ? Parce que plus long, c'est interdit ! En effet, une règle du Committee on Space Research (COSPAR) protège Mars d'une invasion terrestre de plus de 5 m de profondeur, afin de ne pas gêner le développement d'une hypothétique forme de vie souterraine !

Le coût de la mission ? On l'estime à près de 400 millions de dollars. Oui, le spatial, c'est cher. Mais la portée de ces découvertes sur notre compréhension de la formation des planètes rocheuses est incalculable ! Et comme le dit si bien Francis Rocard, « je pense qu'on est un pays suffisamment évolué pour s'occuper des problèmes de cette planète et aussi aller voir s'il y a des tremblements sur Mars ». À méditer.

 

À propos de l'auteur :

Astrophysicien en herbe, explorateur du Web, blogueur science, créateur du collectif Conscience et chercheur en blagues nulles, j'encense la science comme il respire. Et parfois même un peu plus... Je suis l'auteur du blog le Sense of Wonder, qui se veut être un rempart contre la morosité ambiante, ainsi qu'une réflexion sur la Vie, l'Univers et le tout avec humour (je crois), rigueur (j'espère) et impertinence (prout).

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