Premier impact de météorite détecté par la mission InSight de la NASA ; l'image a été prise par la sonde Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA à l'aide de sa caméra HiRISE (High-Resolution Imaging Science Experiment). Crédit : NASA/JPL-Caltech/Université d'Arizona
Une équipe de recherche internationale a estimé que Mars est frappé par 280 à 360 grosses météorites chaque année, selon les données sismiques de NASAMission InSight. Ce taux est cinq fois plus élevé que les estimations dérivées des images orbitales, soulignant l'efficacité de la sismologie dans les études d'impact.
- Pour la première fois, des chercheurs utilisent des données sismiques pour estimer le taux d'impact de météorites à l'échelle mondiale, montrant que des météorites de la taille d'un ballon de basket impactent Mars presque quotidiennement.
- Les signaux sismiques générés par les impacts montrent que les impacts de météorites sont cinq fois plus abondants qu'on ne le pensait auparavant.
- Les données sismiques offrent un nouvel outil, en plus des données d'observation, pour calculer les taux d'impact de météorites et planifier les futures missions sur Mars.
Une équipe internationale de chercheurs a obtenu la première estimation des impacts de météorites sur Mars à l’aide de données sismiques. Leurs résultats indiquent qu’entre 280 et 360 météorites frappent la planète chaque année, formant des cratères d’impact de plus de 8 mètres de diamètre. Geraldine Zenhaeusern, co-directrice de l’étude, a commenté : « Ce taux est environ cinq fois plus élevé que le nombre estimé à partir de l’imagerie orbitale seule. En s’appuyant sur l’imagerie orbitale, nos résultats démontrent que la sismologie est un excellent outil pour mesurer les taux d’impact. »
Co-dirigé par l'ETH Zurich et collège impérial de Londresla recherche a été publiée le 28 juin dans Astronomie de la nature.
Un « gazouillis » sismique signale une nouvelle classe de tremblements de terre
En utilisant les données du sismomètre déployé lors de la mission InSight de la NASA vers Mars, les chercheurs ont découvert que 6 événements sismiques enregistrés à proximité de la station avaient été précédemment identifiés comme des impacts de météorites (Garcia et al., 2023) – un processus rendu possible par l’enregistrement d’un signal atmosphérique acoustique spécifique généré lorsque des météorites pénètrent dans l’atmosphère martienne. Aujourd’hui, Zenhäusern, ETH Zurich, co-directrice, Natalia Wójcicka, Imperial College London, et l’équipe de recherche ont découvert que ces 6 événements sismiques appartiennent à un groupe beaucoup plus large de tremblements de terre martiens, appelés très haute fréquence (VF) Les séismes martiens se produisent beaucoup plus rapidement que ceux d'un séisme tectonique de même ampleur. Alors qu'un séisme de magnitude 3 sur Mars prend normalement plusieurs secondes, un événement de la même ampleur généré par un impact ne prend que 0,2 seconde ou moins, en raison de l'hypervitesse de la collision. En analysant les spectres des séismes martiens, 80 autres séismes martiens ont été identifiés, dont on pense aujourd'hui qu'ils sont causés par des impacts de météorites.
Ce concept d'artiste montre l'atterrisseur InSight de la NASA avec ses instruments déployés sur la surface martienne. Crédit : NASA/JPL-Caltech
Méthodologie de détection des impacts de météorites
Leur quête de recherche a commencé en décembre 2021, un an avant que la poussière accumulée sur les panneaux solaires ne mette fin à la mission InSight, lorsqu'un grand tremblement de terre lointain enregistré par le sismomètre a répercuté un signal sismique à large bande sur toute la planète. La télédétection a associé le tremblement de terre à un cratère de 150 mètres de large. Pour confirmer, l'équipe d'InSight s'est associée à la caméra contextuelle (CTX) de Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) pour rechercher d'autres cratères récents qui correspondraient au moment et à l'emplacement des événements sismiques détectés par InSight. Le travail de détective des équipes a porté ses fruits et ils ont eu la chance de trouver un deuxième cratère récent de plus de 100 mètres de diamètre. Les cratères plus petits, formés lorsque des météorites de la taille d'un ballon de basket frappent la planète et qui devraient être beaucoup plus courants, sont toutefois restés insaisissables. Aujourd'hui, le nombre d'impacts de météorites est à nouveau estimé en fonction de la fréquence de ces tremblements de terre spéciaux à haute fréquence.
Premier taux d'impact de météorite à partir de données sismiques
Environ 17 000 météorites tombent sur Terre chaque année, mais à moins qu'elles ne traversent le ciel nocturne, elles sont rarement remarquées. La plupart des météorites se désintègrent lorsqu'elles pénètrent dans l'atmosphère terrestre, mais sur Mars, l'atmosphère est 100 fois plus fine, ce qui expose sa surface à des impacts de météorites plus gros et plus fréquents.
Jusqu’à présent, les planétologues se basaient sur des images orbitales et des modèles déduits d’impacts de météorites bien préservés sur la Lune, mais l’extrapolation de ces estimations à Mars s’est avérée difficile. Les scientifiques ont dû tenir compte de la plus forte attraction gravitationnelle de Mars et de sa proximité avec la ceinture d’astéroïdes, qui signifient que davantage de météorites frappent la planète rouge. D’un autre côté, les tempêtes de sable régulières produisent des cratères beaucoup moins bien préservés que ceux de la Lune, et donc moins faciles à détecter avec l’imagerie orbitale. Lorsqu’une météorite frappe la planète, les ondes sismiques de l’impact traversent la croûte et le manteau et peuvent être captées par des sismomètres.
Des informations tirées des données sismologiques de Mars
Wójcicka explique : « Nous avons estimé le diamètre des cratères à partir de la magnitude de tous les séismes VF-Mars et de leurs distances, puis nous nous sommes servis de ces données pour calculer le nombre de cratères formés autour de l'atterrisseur InSight au cours d'une année. Nous avons ensuite extrapolé ces données pour estimer le nombre d'impacts qui se produisent chaque année sur toute la surface de Mars. »
« Les nouveaux cratères sont plus visibles sur des terrains plats et poussiéreux, mais ce type de terrain couvre moins de la moitié de la surface de Mars », ajoute Zenhäusern. « Le sismomètre InSight, très sensible, a pu entendre chaque impact à portée des atterrisseurs. »
Implications pour la compréhension de l'âge géologique de Mars
Tout comme les rides et les ridules de notre visage, la taille et la densité des cratères résultant des impacts de météorites révèlent des indices sur l'âge des différentes régions d'un corps planétaire. Moins il y a de cratères, plus la région de la planète est jeune. Vénuspar exemple, ne présente quasiment aucun cratère visible car sa surface est continuellement remaniée par le volcanisme, alors que Mercure et la Lune, avec leurs surfaces anciennes, sont fortement cratérisées. Mars se situe entre ces exemples, avec des régions anciennes et d'autres plus jeunes qui peuvent être distinguées par le nombre de cratères.
De nouvelles données montrent qu'un cratère de 8 mètres se forme presque tous les jours à la surface de Mars et qu'un cratère de 30 mètres se produit environ une fois par mois. Étant donné que les impacts à hypervitesse provoquent des zones d'explosion dont le diamètre est facilement 100 fois plus grand que celui du cratère, il est important de connaître le nombre exact d'impacts pour la sécurité des missions robotiques, mais aussi des futures missions humaines vers la planète rouge.
« Il s’agit de la première étude de ce type visant à déterminer la fréquence des impacts de météorites sur la surface de Mars à partir de données sismologiques – ce qui était l’un des objectifs de premier plan de la mission Mars InSight », explique Domenico Giardini, professeur de sismologie et de géodynamique à l’ETH Zurich et co-chercheur principal de la mission Mars InSight de la NASA. « Ces données sont prises en compte dans la planification des futures missions vers Mars. »
Selon Zenhäusern et Wójcicka, les prochaines étapes pour faire avancer cette recherche impliquent l'utilisation de apprentissage automatique technologies permettant aux chercheurs d’identifier d’autres cratères dans les images satellites et d’identifier les événements sismiques dans les données.
Pour en savoir plus sur cette étude, consultez Comment les données sismiques de la NASA InSight réécrivent l'histoire de Mars.
