Étudier l’intérieur de Mars sans l’aide de la sismologie n’est pas évident, mais une équipe de chercheurs vient de faire une avancée importante concernant les caractéristiques du manteau martien, en observant l’enfoncement de la croûte sous le poids de la calotte polaire ! Des résultats qui permettent également de dater la glace au pôle Nord de Mars.
Comment savoir de quoi est constitué l’intérieur d’une planète ? Voilà une question cruciale à laquelle la sismologiesismologie a permis d’apporter une réponse. L’analyse de la propagation des ondes sismiques à travers les différentes enveloppes planétaires permet en effet aujourd’hui d’avoir un modèle relativement détaillé du manteaumanteau et du noyau. Sur Terre tout du moins. Car il n’existe pas sur les autres planètes du Système solaire d’équivalent au dense réseau de sismomètressismomètres installé sur notre Planète.
Malgré l’apport scientifique indéniable de la mission InSight, qui, avec son sismomètre, a permis d’enregistrer pour la première fois les ondes voyageant à travers Mars, ces données ne sont de loin pas suffisantes pour construire un modèle précis de l’intérieur de la Planète rouge. Pour en percer les mystères, les scientifiques doivent donc ruser, et utiliser d’autres types de données, comme les ajustements isostatiquesajustements isostatiques de la croûte.
Une croûte qui bouge verticalement en fonction du poids qui lui est appliqué
Sur Terre, on observe en effet que la croûte « répond » par des mouvements verticaux aux événements de charge-décharge qui lui sont appliqués. On appelle ce phénomène l’ajustement isostatique. Lorsqu’on applique une charge sur la croûte (sédimentssédiments, montagnes, glaciers… ou encore mégalopole), celle-ci va en effet s’enfoncer dans le manteau. À l’inverse, lorsque cette charge disparaît, la croûte remonte.
L’exemple le plus connu est celui de la Scandinavie, qui depuis la fin de la dernière glaciation et la fonte de la calotte de glace qui la recouvrait, continue de remonter à une vitesse d’une dizaine de millimètres par an. On parle ainsi de rebond isostatique. Or, ces mouvements dépendent de plusieurs paramètres, et notamment de la densité, viscosité et température du manteau. Les observer peut donc permettre de tirer certaines conclusions sur les caractéristiques de cette couche à laquelle nous n’avons pas accès directement.
Un manteau rigide qui empêche la croûte de s’enfoncer sous le poids de la calotte glaciaire
Une démarche qui a fait ses preuves sur Terre, mais qui n’avait jusqu’à présent été que peu utilisée sur Mars en raison du manque de données collectées. Grâce à des données radar, une équipe de chercheurs a cependant réussi à observer et mesurer la déformation de surface au niveau du pôle Nord de Mars, en lien avec la présence d’une calotte de glace d’eau s’étendant sur 1 000 kilomètres de large et 3 kilomètres d’épaisseur. Ces données ont révélé que dans cette région, la croûte martienne s’enfonçait dans le manteau à une vitesse de 0,13 millimètre par an. Un taux de déformation très faible que les chercheurs associent notamment à la nature particulière du manteau martien dans cette région.
En combinant ces résultats avec des modèles d’évolution thermique, des observations gravimétriques et des données sismiques obtenues par InSightInSight, l’équipe a déduit que le manteau supérieur était plutôt froid, très visqueux et bien plus résistant que celui de la Terre. Ces résultats ont été publiés dans la revue Nature. Les modèles qui permettent de mieux expliquer les données observées pointent également vers un manteau fortement appauvri en éléments radiogéniques, et vers une croûte épaisse, de plus de 40 kilomètres (pour comparaison, la croûte terrestrecroûte terrestre est en moyenne épaisse de 30 kilomètres).
L’ensemble de ces résultats a permis aux chercheurs de dater l’âge de la calotte glaciaire du pôle Nord de Mars. Et il s’avère qu’elle serait bien plus jeune qu’on ne le supposait jusqu’à présent. Elle n’aurait en effet qu’entre 2 et 12 millions d’années.
