Les formes de vie souterraines sont-elles viables sur Mars? Une nouvelle interprétation des données sismiques martiennes par les scientifiques Ikuo Katayama de l'Université d'Hiroshima et Yuya Akamatsu de Research Institute for Marine Geodynamics suggèrent la présence d'eau sous la surface de Mars. « Si l'eau liquide existe sur Mars », dit Katayama, « la présence d'activité microbienne » est possible.
Cette analyse est basée sur les données sismiques des SEIS (expérience sismique pour la structure intérieure), déployée à partir de l'atterrisseur de la NASA qui a atterri sur Mars en 2018 (Fig. 1). Cet landger robotique est unique car il a pu utiliser son bras robotique pour placer un sismomètre à la surface de Mars. L'instrument SEIS, qui contient le sismomètre, utilise les ondes sismiques générées naturellement sur Mars à partir d'impacts sur Marsquakes ou de météorite pour scanner l'intérieur de la planète (Fig. 1).
Lorsqu'un impact sur le marsquie ou la météorite se produit sur Mars, les SEIS peuvent lire l'énergie émise comme des ondes P, des ondes S et des ondes de surface pour créer une image de l'intérieur de la planète (Fig. 2). Les scientifiques peuvent utiliser des ondes P et des ondes S pour déterminer beaucoup sur les roches qui composent Mars, y compris la densité des roches ou les changements potentiels de composition dans les roches.
Par exemple, les ondes S ne peuvent pas voyager dans l'eau et se déplacer à une vitesse plus lente que les ondes P. Par conséquent, la présence, l'absence et l'heure d'arrivée des ondes S peuvent déterminer à quoi ressemble le sous-sol. De plus, les ondes P peuvent se déplacer plus rapidement à travers un matériau de densité plus élevé et plus lent à travers des matériaux moins denses, donc leur vitesse peut aider à déterminer la densité du matériau que l'onde se déplace, ainsi que s'il y a des changements de densité le long de son chemin. Les données sismiques recueillies avec les SEI montrent une frontière à 10 km de profondeur et 20 km de profondeur à partir de divergences mesurées dans la vitesse sismique.
Cette frontière a déjà été interprétée comme des transitions nettes dans la porosité (le pourcentage d'espace ouvert dans une roche) ou une composition chimique de l'intérieur martien. Cependant, Katayama et Akamatsu ont interprété ces fissures comme des preuves potentielles de l'eau dans le sous-sol martien. Les données sismiques indiquent une frontière 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 passant par des roches avec les mêmes structures et la même composition d'une roche crustale martienne typique dans des conditions humides, sèches et congelées.
Une roche martienne typique est similaire aux roches de la diabase de Rydaholm, en Suède, en raison de leurs grains de plagioclase et d'orthopyroxène de taille plate. Dans le laboratoire, Katayama et Akamatsu ont mesuré la vitesse de l'onde P et de l'onde S à l'aide d'un transducteur piézoélectrique, qui utilise « l'énergie électrique … comme source d'onde » qui « surveille l'énergie des ondes sismiques » sur des échantillons de diabase secs, humides et gelés. L'expérimentation a révélé que les vitesses sismiques des échantillons secs, humides et congelés sont significativement différents, ce qui soutient l'interprétation selon laquelle la frontière à 10 km et 20 km pourrait provenir d'un passage de la roche sèche à la roche humide.
Ces expériences de laboratoire soutiennent l'hypothèse de Katayama et de Yuya selon laquelle la frontière 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. Les résultats fournissent donc des preuves convaincantes de l'existence de l'eau liquide sous la surface de Mars. « De nombreuses études suggèrent la présence d'eau sur les anciens mars il y a des milliards d'années », explique Katayama, « mais notre modèle indique la présence d'eau liquide sur Mars actuel. »
