InSight révèle les soubresauts atmosphériques de Mars

Première mission spatiale entièrement consacrée à l’étude de la structure interne de Mars, InSight a atterri le 26 mars 2018, équipée d’un sismomètre français enregistrant pour la première fois des résultats majeurs sur la sismicité d’une autre planète que la Terre. 

Les caractéristiques des nouveaux signaux découverts dans l’atmosphère ont été étudiées dans un article dirigé par Don Banfield ^[1], directeur de recherches à l’Université de Cornell aux États-Unis et Aymeric Spiga, maître de conférences Sorbonne Université au Laboratoire de météorologie dynamique (LMD-IPSL - Sorbonne Université, CNRS, École polytechnique, ENS). Leurs travaux paraissent le 24 février 2020 dans Nature Geoscience. 

Lancée par la NASA, la mission américaine InSight a décollé le 5 mai 2018 pour atterrir à la fin du mois de novembre, sur les plaines d’Elysium de Mars. À son bord, un sismomètre français a réalisé des mesures sismiques révolutionnaires nécessitant de connaître le « bruit » sismisque causé par l’atmosphère faisant vibrer le sol au gré de ses mouvements. Aussi, l’atterrisseur InSight est doté d’une station météorologique sertie de capteurs de pression, vent et température lesquels, de façon inédite sur Mars, opèrent en continu, à haute fréquence d’acquisition et avec une précision inégalée. « Ces capteurs nous offrent une nouvelle vision de l’atmosphère de Mars » s’enthousiasme Aymeric Spiga, maître de conférences Sorbonne Université au Laboratoire de météorologie dynamique (LMD) et membre junior de l’Institut universitaire de France.

Dans l’après-midi, les capteurs météorologiques d’InSight ont capturé plus de tourbillons turbulents que toutes les précédentes missions martiennes. Pour la première fois sur Mars, les mesures sismiques combinées ont permis d’utiliser ces tourbillons, qui sont autant de petits aspirateurs déformant la surface, comme source sismique pour sonder la structure à quelques mètres sous la surface d’InSight. La mission a par ailleurs mis à jour un paradoxe : aucun tourbillon n’a soulevé de la poussière à la surface pour former des dust devils visibles par les caméras. Une surprise amenant les chercheurs à revoir leurs connaissances sur l’injection dans l’atmosphère des fines particules de poussière présentes à la surface de la planète rouge.

Si les journées sont très turbulentes sur Mars, les soirées et les nuits sont extrêmement calmes, rendant ce moment de la journée particulièrement propice à la détection de séismes de faible amplitude. D’autres phénomènes météorologiques découverts par InSight s’activent dans les nuits martiennes. Ainsi, dans le sillage d’une tempête de poussière, la mission a détecté un mascaret atmosphérique, sorte de « tsunami » dans l’atmosphère donnant naissance à des nuages allongés spectaculaires, nommés Morning Glory sur Terre. 

« Nous avons également détecté pour la première fois des infrasons sur Mars avec notre capteur de pression haute fréquence extrêmement sensible. C’est un territoire nouveau que nous explorons » explique Don Banfield, co-premier auteur de l’article. Les infrasons sont des variations de pression suffisamment rapides pour se situer dans le domaine des ondes acoustiques mais pas assez pour être audibles. Les chercheurs travaillent désormais à comprendre ces signaux d’infrasons nouvellement mis au jour.

Les acquisitions de la station météorologique d’InSight vont se poursuivre durant au moins deux années terrestres, soit une année martienne. Elles seront l’occasion de confirmer les caractéristiques des signaux nouveaux découverts par InSight et leur variabilité saisonnière. Les spécialistes de l’atmosphère dans l’équipe InSight travaillent également de concert avec les sismologues pour mieux comprendre la contribution atmosphérique du signal sismique à la lumière de ces découvertes offertes par les capteurs météorologiques.

^[1] Principal Investigator des capteurs APSS (Auxiliary Payload Sensor Suite) à bord d’InSight

Référence :
The Atmosphere of Mars as Observed by InSight ; Banfield, Spiga et al., Nature Geoscience
DOI: 10.1038/s41561-020-0534-0