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 ont utilisé 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 fournissent 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 partir 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-responsable de l’étude, a commenté : « Ce taux est environ cinq fois plus élevé que le nombre estimé à partir de la seule imagerie orbitale. 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 six événements sismiques enregistrés près de la station avaient déjà été 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, de l’ETH Zurich, la codirectrice Natalia Wójcicka, de l’Imperial College London, et l’équipe de recherche ont découvert que ces six événements sismiques appartiennent à un groupe beaucoup plus vaste de tremblements de terre martiens, appelés très haute fréquence (VF) Les tremblements de terre martiens se produisent beaucoup plus rapidement qu’un tremblement de terre tectonique de même magnitude. Alors qu’un tremblement de terre de magnitude 3 sur Mars dure généralement plusieurs secondes, un événement généré par un impact de la même magnitude ne dure que 0,2 seconde ou moins, en raison de l’hypervitesse de la collision. En analysant les spectres des tremblements de terre martiens, 80 autres tremblements de terre martiens ont été identifiés, dont on pense maintenant 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 d’impact de météorite
Leurs recherches ont commencé en décembre 2021, un an avant que la poussière accumulée sur les panneaux solaires ne mette fin à la mission InSight, lorsqu’un important tremblement de terre lointain enregistré par le sismomètre a répercuté un signal sismique à large bande sur la planète. La télédétection a fait correspondre 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 elles 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 ont frappé 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, exposant sa surface à des impacts de météorites plus importants et plus fréquents.
Jusqu’à présent, les planétologues se basaient sur des images orbitales et des modèles dérivés d’impacts de météorites bien préservés sur la Lune, mais il s’est avéré difficile d’extrapoler ces estimations à Mars. Les scientifiques ont dû tenir compte de la plus forte attraction gravitationnelle de Mars et de sa proximité avec la ceinture d’astéroïdes, ce qui signifie que davantage de météorites frappent la planète rouge. D’un autre côté, les tempêtes de poussière régulières produisent des cratères beaucoup moins bien préservés que ceux de la Lune, et donc moins faciles à détecter par imagerie orbitale. Lorsqu’une météorite frappe la planète, les ondes sismiques issues de l’impact traversent la croûte et le manteau et peuvent être captées par des sismomètres.
Informations provenant des données sismologiques de Mars
Wójcicka explique : « Nous avons estimé le diamètre des cratères à partir de la magnitude de tous les tremblements de terre de VF-Mars et de leurs distances, puis nous avons utilisé 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, extrêmement 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, Mars 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 plus anciennes et plus récentes qui peuvent être distinguées par le nombre de cratères.
De nouvelles données montrent qu’un cratère de 8 mètres se forme à la surface de Mars presque tous les jours, et un cratère de 30 mètres 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 non seulement 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 principaux 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 des technologies qui permettent 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.
