Quels secrets Mars cache-t-elle dans les profondeurs de son sous-sol? Quelle est sa structure, sa dynamique? Les planétologues n’en avaient qu’une vague idée. Mais depuis un an et grâce à l’ETH Zurich, l’analyse des secousses du sol leur donne de premiers éléments de réponse.

Le sismomètre à l’échelle 1:2. Photo: Basil Stücheli

Service sismologique martien. Le nom évoque tant d’images: une coupole dans la poussière rouge, un projet pionnier d’exploration et de colonisation de la planète tellurique? En tout cas, il ne s’agit pas de science-fiction. Domenico Giardini, professeur en sismologie et en géodynamique, est ravi de tout expliquer. Dans un bureau de l’ETH Zurich, trois jeunes scientifiques scrutent une multitude d’écrans et analysent les données reçues pour les caractériser. Le Service sismologique martien est géré avec des sismologues du Service sismologique suisse. Au final, plusieurs groupes de l’ETH Zurich sont responsables des systèmes électroniques de saisie des données et de commande. Le Laboratoire d’électronique et d’instruments astronautiques de l’ETH Zurich a développé la partie électronique ultrasensible du sismomètre.

L’analogie avec les services sismologiques terrestres habituels n’est pas un hasard. Les programmes Discovery de la NASA fonctionnent sur le principe du concours: est retenu le candidat qui présente la meilleure idée scientifique. La proposition de l’ETH Zurich a remporté un vif succès et la sonde InSight a donc permis d’amener sur la planète rouge le sismomètre développé par le consortium. Concrètement, D. Giardini et son équipe avaient promis de «procéder sur Mars exactement comme sur Terre». Infrastructure éprouvée, connaissances existantes et réputation de l’institution garante de stabilité ont convaincu.

Tout n’est pas strictement identique: «L’instrument de mesure InSight est bien plus sensible que ceux utilisés sur Terre.» D’autant plus qu’il devait aussi résister à un long voyage interplanétaire et à une pose délicate. Arrivé sur le sol martien le 19 décembre 2018, le sismomètre est seul à enregistrer les vibrations de Mars. Il a détecté son premier séisme le 6 avril 2019. Les scientifiques peuvent localiser très précisément quelques-uns des un à deux soubresauts captés quotidiennement. A cet effet, D. Giardini et son équipe associent des méthodes issues des débuts de la sismologie à des procédures d’analyse modernes. Leurs résultats aideront à répondre aux interrogations sur la structure géologique de Mars, en particulier, et sur la naissance des planètes telluriques du système solaire, en général.

«On n’a qu’une seule chance. Tout doit fonctionner car aucun astronaute ne peut intervenir sur place», sait Domenico Giardini, professeur en sismologie et en géodynamique de l'ETH Zurich

«Nous avions déjà beaucoup d’informations sur la surface de la planète rouge, mais ne pouvions que former des hypothèses sur ses entrailles.» C’est la première fois que ces suppositions peuvent être vérifiées concrètement et validées ou non. Après plus de six mois de mesures InSight, les trois quarts des quelque 200 modèles sur la structure de Mars ont été écartés. Actuellement, la communauté scientifique travaillant sur Mars ne manque pas de sujets de discussion, ajoute le chercheur avec un grand sourire. Une chose est sûre: sur Mars, l’activité sismique a d’autres origines que sur Terre. Ici-bas, elle résulte principalement de la tectonique des plaques, tandis que, là-haut, Mars ne compte qu’une seule plaque tectonique.

Un tout nouveau chapitre s’étant ouvert en planétologie, «nous ne savions pas quel type de séismes escompter.» Les scientifiques avaient donc prévu un large spectre d’amplitudes. Si prochaine fois il y a, D. Giardini enverra des «capteurs bien plus simples». Un gros problème va persister: le vent martien. Jusque-là, il avait réduit à néant toute tentative de mesure sismographique. Et même l’instrument InSight ne retransmet que le mugissement du vent durant la journée martienne. Le calme ne gagne la planète rouge que le soir. Le sismomètre prête alors une oreille d’autant plus attentive.

D. Giardini sait qu’une telle mission peut facilement échouer. «On n’a qu’une seule chance. Tout doit fonctionner car aucun astronaute ne peut intervenir sur place.» L’intuition est aussi de rigueur. L’ETH Zurich a demandé à des spécialistes d’interpréter les données compliquées sur les petites secousses qui ébranlent fréquemment Mars. Les sons entendus sont énigmatiques. Les scientifiques ont pu classifier facilement les premiers signaux sismiques captés, mais les échos subséquents sont plus forts que prévu. Certains se ressentent pendant 10 à 20 minutes. De nombreux scientifiques de l’étranger attendent impatiemment des secousses plus fortes: l’impact d’une météorite sur la surface martienne, une éruption volcanique. Les signaux ainsi produits donneraient de nouveaux indices sur la structure de la planète rouge. Le travail du service sismologique martien est suivi de près!