L’eau souterraine sur Mars défie les attentes : la physique relie les données sismiques aux propriétés des roches et des sédiments

Crédit : NASA/JPL-Caltech

Une nouvelle analyse des données sismiques de la mission Mars InSight de la NASA a révélé quelques surprises.

Première surprise : les 300 premiers mètres du sous-sol sous le site d’atterrissage près de l’équateur martien contiennent peu ou pas de glace.

“Nous constatons que la croûte de Mars est faible et poreuse. Les sédiments ne sont pas bien cimentés. Et il n’y a pas ou pas beaucoup de glace remplissant les espaces poreux”, a déclaré le géophysicien Vashan Wright de la Scripps Institution of Oceanography de l’Université de Californie à San Diego. . Wright et trois co-auteurs ont publié leur analyse dans Lettres de recherche géophysique.

“Ces découvertes n’excluent pas qu’il puisse y avoir des grains de glace ou de petites boules de glace qui ne cimentent pas d’autres minéraux ensemble”, a déclaré Wright. « La question est de savoir quelle est la probabilité que la glace soit présente sous cette forme ? »

La deuxième surprise contredit une idée maîtresse sur ce qui est arrivé à l’eau sur Mars. La planète rouge a peut-être abrité des océans d’eau au début de son histoire. De nombreux experts soupçonnaient qu’une grande partie de l’eau faisait partie des minéraux qui composent le ciment souterrain.

“Si vous mettez de l’eau en contact avec des roches, vous produisez un tout nouvel ensemble de minéraux, comme l’argile, donc l’eau n’est pas un liquide. Cela fait partie de la structure minérale”, a déclaré le co-auteur de l’étude Michael Manga de l’Université de Californie. Berkeley. “Il y a du ciment, mais les rochers ne sont pas pleins de ciment.”

“L’eau peut également pénétrer dans les minéraux qui n’agissent pas comme du ciment. Mais le sous-sol non cimenté enlève une façon de conserver un enregistrement de la vie ou de l’activité biologique”, a déclaré Wright. Les ciments, de par leur nature même, maintiennent les roches et les sédiments ensemble, les protégeant de l’érosion destructrice.

Le manque de sédiments cimentés suggère une pénurie d’eau dans les 300 mètres sous le site d’atterrissage d’InSight près de l’équateur. La température moyenne inférieure au point de congélation à l’équateur de Mars signifie que les conditions seraient suffisamment froides pour geler l’eau si elle s’y trouvait.

De nombreux scientifiques planétaires, dont Manga, soupçonnent depuis longtemps que le sous-sol martien serait plein de glace. Leurs soupçons se sont dissipés. Pourtant, de grandes calottes glaciaires et de la glace de sol gelée restent aux pôles martiens.

“En tant que scientifiques, nous sommes maintenant confrontés aux meilleures données, aux meilleures observations. Et nos modèles ont prédit qu’il devrait encore y avoir un sol gelé à cette latitude avec des aquifères en dessous”, a déclaré Manga, professeur et titulaire de la chaire de sciences de la Terre et des planètes à l’UC. Berkeley.

Le vaisseau spatial InSight a atterri sur Elysium Planitia, une plaine plate et lisse près de l’équateur martien, en 2018. Ses instruments comprenaient un sismomètre qui mesure les vibrations causées par les tremblements de terre et les chutes de météorites.

Les scientifiques peuvent lier ces informations à une énorme masse de connaissances sur la surface, y compris des images de reliefs martiens et des données de température. Les données de surface suggèrent que le sous-sol pourrait être constitué de roches sédimentaires et de coulées de lave. Pourtant, l’équipe a dû tenir compte des incertitudes concernant les propriétés du sous-sol telles que la porosité et la teneur en minéraux.

Les ondes sismiques des tremblements de terre fournissent des indices sur la nature des matériaux qu’elles traversent. Les minéraux de cimentation possibles, tels que la calcite, l’argile, la kaolinite et le gypse, affectent les vitesses sismiques. L’équipe de Wright à Scripps Oceanography a appliqué la modélisation informatique de la physique des roches pour interpréter les vitesses dérivées des données InSight.

“Nous avons exécuté nos modèles 10 000 fois chacun pour intégrer les incertitudes dans nos réponses”, a déclaré le co-auteur Richard Kilburn, un étudiant diplômé travaillant au Scripps Tectonorockphysics Lab dirigé par Wright. Les simulations montrant un sous-sol composé principalement de matériaux non cimentés correspondent le mieux aux données.

Les scientifiques veulent sonder le sous-sol parce que si la vie existait sur Mars, c’est là qu’elle se trouverait. Il n’y a pas d’eau liquide à la surface et la vie souterraine serait protégée des radiations. Suite à une mission de retour d’échantillons, une priorité de la NASA pour la prochaine décennie est le concept de mission Mars Life Explorer. L’objectif est de forer deux mètres dans la croûte martienne à haute latitude pour rechercher la vie là où la glace, la roche et l’atmosphère se rejoignent.

La mission robotique internationale Mars Ice Mapper est déjà à l’étude pour aider la NASA à identifier les objectifs scientifiques potentiels des premières missions humaines sur Mars. Scripps Oceanography aide à préparer les jeunes scientifiques à contribuer à de telles missions.

“Toute ma vie en grandissant, j’ai entendu dire que la Terre pourrait devenir inhabitable”, a déclaré le co-auteur de l’étude, Jhardel Dasent, un autre étudiant diplômé du laboratoire dirigé par Wright. “Je suis maintenant à l’âge où je peux contribuer à produire la connaissance d’une autre planète qui pourrait nous y amener.”

Cette recherche a été financée par la National Science Foundation, la NASA et le programme CIFAR Earth 4D.


L’analyse des vibrations induites par le vent de Mars met en lumière les propriétés souterraines de la planète


Plus d’information:
Vashan Wright et al, Une croûte peu profonde peu cimentée sous InSight, Lettres de recherche géophysique (2022). DOI : 10.1029/2022GL099250

Fourni par Université de Californie – San Diego

Citation: L’eau souterraine sur Mars défie les attentes : la physique connecte les données sismiques aux propriétés des roches et des sédiments (11 août 2022) récupéré le 11 août 2022 sur https://phys.org/news/2022-08-subsurface-mars-defy-physics -sismique.html

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