Mars : Les champs magnétiques autour d’InSight sont 10 fois plus puissants que ce que les scientifiques attendaient

Lorsque l’atterrisseur de la NASA pour l’exploration de l’intérieur de Mars, qui utilise les techniques d’investigation sismique, de géodésie et de transport de chaleur (Insight), s’est posé sur Mars en novembre 2018, il a commencé sa mission principale de deux ans qui consiste à étudier la sismologie et l’environnement intérieur de Mars.

Et maintenant, un peu plus d’un an et demi plus tard, les résultats des douze premiers mois de l’atterrisseur sur la surface martienne ont été publiés dans une série d’études.

L’une de ces études, récemment publiée dans la revue Nature Geosciences, fait état de découvertes assez intéressantes sur les champs magnétiques de Mars. Selon l’équipe de recherche à l’origine de cette étude, le champ magnétique à l’intérieur du cratère où a atterri InSight est dix fois plus puissant que prévu. Ces découvertes pourraient aider les scientifiques à résoudre les principaux mystères concernant la formation de Mars et son évolution ultérieure.

Ces mesures ont été obtenues par le capteur magnétique d’InSight, qui a étudié les champs magnétiques dans la zone d’atterrissage de la mission. Ce cratère peu profond, connu sous le nom de “Homestead hollow”, est situé dans la région appelée Elysium Planitia – une plaine plate et lisse juste au nord de l’équateur. Cette région a été choisie parce qu’elle présente la bonne combinaison de topologie plate, de faible altitude et de faible quantité de débris pour permettre à InSight de sonder l’intérieur de Mars en profondeur.

Sources de magnétisme détectées par le capteur magnétique à bord du Mars InSight Lander. Crédit : NASA/JPL-Caltech

Avant cette mission, les meilleures estimations des champs magnétiques martiens provenaient de satellites en orbite et étaient moyennées sur des distances de plus de 150 km. Catherine Johnson, professeur de sciences de la terre, de l’océan et de l’atmosphère à l’Université de Colombie-Britannique et scientifique senior au Planetary Science Institute (PSI), était l’auteur principal de l’étude. Comme elle l’a dit dans un récent article de UBC News :

“L’une des grandes inconnues des missions satellitaires précédentes était de savoir à quoi ressemblait la magnétisation sur de petites zones. En plaçant le premier capteur magnétique à la surface, nous avons obtenu de nouveaux indices précieux sur la structure intérieure et la haute atmosphère de Mars qui nous aideront à comprendre comment elle – et d’autres planètes similaires – s’est formée.”

“Les données au niveau du sol nous donnent une image beaucoup plus sensible de la magnétisation sur des zones plus petites, et de sa provenance. En plus de montrer que le champ magnétique sur le site d’atterrissage était dix fois plus fort que ce que les satellites avaient prévu, les données impliquaient qu’il provenait de sources proches.”

La mesure des champs magnétiques sur Mars est essentielle pour comprendre la nature et la force du champ magnétique global (alias magnétosphère) que Mars avait il y a des milliards d’années. La présence de cette magnétosphère a été déduite de la présence de roches magnétisées à la surface de la planète, ce qui a conduit à des champs magnétiques localisés et relativement faibles.

Représentation artistique d’une tempête solaire frappant Mars et arrachant des ions à la haute atmosphère de la planète. Crédits : NASA/GSFC

Selon les données recueillies par MAVEN et d’autres missions, les scientifiques prédisent qu’il y a environ 4,2 milliards d’années, ce champ magnétique s’est soudainement “éteint”. Le vent solaire a donc lentement dépouillé l’atmosphère martienne au cours des quelques centaines de millions d’années suivantes, ce qui a permis à la surface de devenir l’endroit sec et desséché qu’elle est aujourd’hui.

Comme la plupart des roches à la surface de Mars sont trop jeunes pour avoir été magnétisées par cet ancien champ, l’équipe pense qu’il doit venir des profondeurs du sous-sol. Comme l’a expliqué Johnson :

“Nous pensons que cela vient de roches beaucoup plus anciennes qui sont enterrées à des profondeurs allant de quelques centaines de mètres à dix kilomètres sous terre. Nous n’aurions pas pu le déduire sans les données magnétiques et les informations géologiques et sismiques fournies par InSight.”

En combinant les données InSight avec les lectures magnétiques obtenues par les orbiteurs martiens dans le passé, Johnson et ses collègues espèrent pouvoir identifier exactement quelles roches sont magnétisées et quel est leur âge. Ces efforts seront renforcés par les futures missions d’étude des roches martiennes, telles que le rover Mars 2020 de la NASA, le rover Rosalind Franklin de l’ESA et la mission Huoxing-1 (HX-1) de la Chine – dont le lancement est prévu cet été.

Impression d’artiste sur l’interaction entre le vent solaire et les planètes Mars (à gauche) et Terre (à droite). Crédit : NASA

Le magnétomètre d’InSight a également réussi à recueillir des données sur les phénomènes qui existent dans la haute atmosphère de Mars ainsi que sur l’environnement spatial entourant la planète. Comme la Terre, Mars est exposée au vent solaire, le flux de particules chargées qui émane du Soleil et transporte son champ magnétique dans l’espace interplanétaire – d’où le nom de champ magnétique interplanétaire (IMF).

Mais comme Mars n’a pas de magnétosphère, elle est moins protégée des vents solaires et des événements météorologiques. Cela lui permet d’étudier les effets de ces deux phénomènes à la surface de la planète, ce que les scientifiques n’ont pas pu faire jusqu’à présent. Johnson a déclaré :

“Parce que toutes nos observations précédentes de Mars ont été faites depuis le sommet de son atmosphère ou même à des altitudes plus élevées, nous ne savions pas si les perturbations du vent solaire se propageraient à la surface. C’est une chose importante à comprendre pour les futures missions d’astronautes vers Mars.”

Une autre découverte intéressante est la façon dont le champ magnétique local fluctue entre le jour et la nuit, sans parler des courtes pulsations qui se produisent vers minuit et ne durent que quelques minutes. Selon la théorie de Johnson et ses collègues, ces pulsations sont dues aux interactions entre le rayonnement solaire, l’IMF et les particules de la haute atmosphère pour produire des courants électriques (et donc des champs magnétiques).

Concept artistique d’InSight, “prendre le pouls de Mars”. Crédit : NASA/JPL-Caltech

Ces relevés confirment que les événements se déroulant dans et au-dessus de la haute atmosphère de Mars peuvent être détectés à la surface. Ils fournissent également une image indirecte des propriétés atmosphériques de la planète, comme la charge qu’elle prend et les courants qui existent dans la haute atmosphère. Quant aux mystérieuses pulsations, Johnson et son équipe ne sont pas sûrs de leur cause mais pensent qu’elles sont également liées à la façon dont le vent solaire interagit avec Mars.

À l’avenir, l’équipe InSight espère que leurs efforts pour recueillir des données sur le champ magnétique de surface coïncideront avec le passage de l’orbiteur MAVEN au-dessus de la Terre, ce qui leur permettra de comparer les données. Comme l’a résumé le chercheur principal d’InSight, Bruce Banerdt du Jet Propulsion Laboratory de la NASA :

“La fonction principale du capteur magnétique était d’éliminer le ‘bruit’ magnétique, à la fois de l’environnement et de l’atterrisseur lui-même, pour nos expériences sismiques, donc ce sont toutes des informations supplémentaires qui soutiennent directement les objectifs globaux de la mission. Les champs variables dans le temps, par exemple, seront très utiles pour les futures études de la structure de conductivité profonde de Mars, qui est liée à sa température interne.”

Cette étude est l’une des six résultant de la première année de données de mission d’InSight, qui peut être consultée ici. Cependant, ce n’est que le début de la mission InSight, qui achèvera sa mission principale de deux ans vers la fin de l’année 2020. Les mesures radio en bande X sont particulièrement intéressantes. Elles montreront à quel point Mars “vacille” lorsqu’elle tourne sur son axe, ce qui permettra de révéler la vraie nature du noyau de la planète (solide ou liquide ?).

Des temps passionnants nous attendent pour les nombreuses missions que nous avons (ou que nous allons envoyer) sur Mars ! N’oubliez pas de regarder cette vidéo de la mission InSight, merci au JPL de la NASA :

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Source : Universe Today – Traduit par Anguille sous roche