Des chercheurs mettent en évidence des impacts quotidiens de météorites sur Mars

Une équipe internationale de chercheurs, dirigée conjointement par l'ETH Zurich et l'Imperial College London, a réussi pour la première fois à estimer le nombre global d'impacts de météorites sur Mars à partir de données sismiques. Il ressort des résultats qu'entre 280 et 360 météorites s'écrasent chaque année sur la planète, entraînant la formation de cratères de plus de 8 mètres de diamètre. Géraldine Zenhäusern de l'ETH Zurich, l'une des responsables de l'étude, commente : "Le taux déterminé est environ cinq fois plus élevé que le nombre d'impacts estimé à partir des seules techniques d'imagerie. Nos résultats montrent que la sismologie, combinée à l'analyse des images spatiales, est un excellent outil pour mesurer les taux d'impact".

Le "sifflement" sismique, indice d'un nouveau type de séisme

Cette découverte a été rendue possible par l'enregistrement d'un bref sifflement émis par les météorites lorsqu'elles entrent dans l'atmosphère martienne. Les chercheurs ont analysé les données du sismomètre utilisé par la mission InSight de la Nasa. Ils ont constaté que six événements sismiques enregistrés à proximité de la sonde avaient été précédemment identifiés comme des impacts de météorites (Garcia et al., 2023). Zenhäusern de l'ETH Zurich, sa codirectrice Natalia Wójcicka de l'Imperial College London et l'équipe de recherche ont maintenant découvert que ces six événements sismiques faisaient partie d'un groupe beaucoup plus important de tremblements de Mars, appelés événements de très haute fréquence (VF). De tels séismes se produisent à une vitesse beaucoup plus élevée que les séismes martiens tectoniques d'intensité comparable. Ainsi, un séisme normal de magnitude 3 sur Mars prend plusieurs secondes, alors qu'un événement de même magnitude provoqué par un impact à haute vitesse ne prend que 0,2 seconde ou moins. L'analyse des spectres des tremblements de terre martiens a permis d'identifier 80 autres tremblements de terre, dont on suppose désormais qu'ils sont dus à des impacts de météoroïdes.

Des données sismiques déduisent pour la première fois le taux d'impact des météorites

Chaque année, environ 17 000 météorites tombent sur la Terre. Tant que leur queue n'est pas visible dans le ciel nocturne, elles ne sont que rarement remarquées. La plupart des météores se désintègrent lorsqu'ils pénètrent dans l'atmosphère terrestre. Sur Mars, l'atmosphère est cependant cent fois moins dense. La surface de la planète est donc exposée à des impacts de météorites plus importants et plus fréquents.

Jusqu'à présent, les planétologues s'appuyaient sur des images spatiales et des modèles déduits de cratères bien conservés sur la Lune, causés par des impacts de météorites. Mais ces estimations ne pouvaient pas être appliquées telles quelles à Mars. Ainsi, les chercheurs doivent tenir compte de la force d'attraction plus forte de Mars et de la proximité de la planète rouge avec la ceinture d'astéroïdes. Ces deux facteurs font que davantage de météorites s'écrasent sur Mars. En raison des tempêtes de sable régulières, les cratères de la planète sont en outre moins bien conservés que ceux de la Lune et ne peuvent donc pas être détectés aussi facilement par l'imagerie spatiale. Lors de l'impact d'une météorite sur Mars, les ondes sismiques provoquées par la collision se propagent à travers la croûte et le manteau et peuvent être enregistrées par des sismomètres. Cela offre une toute nouvelle possibilité de mesurer le taux d'impact sur Mars.

Wójcicka explique : "Nous avons estimé le diamètre des cratères en fonction de la puissance et de la distance des séismes martiens à haute fréquence. Sur la base de ces estimations, nous avons ensuite calculé combien de cratères s'étaient formés autour de la sonde InSight au cours d'une année. Nous avons extrapolé ces données pour estimer le nombre d'impacts annuels sur toute la surface de Mars".

Zenhäusern ajoute : "Les nouveaux cratères sont plus faciles à voir sur un terrain plat et poussiéreux, car c'est là qu'ils se remarquent le plus. Cependant, ce type de terrain n'est présent que sur moins de la moitié de la surface de Mars. Cependant, le sismomètre sensible de la mission InSight a pu enregistrer chaque impact dans la portée de la sonde".

Connaissances sur l'âge de la planète rouge et les futures missions vers Mars

Tout comme les lignes et les rides d'un visage, la taille et la densité des cratères formés par l'impact de météorites donnent des informations sur l'âge des différentes régions d'une planète. En d'autres termes, moins il y a de cratères, plus la région concernée est jeune. Vénus, par exemple, ne présente presque pas de cratères visibles, car la planète est protégée par une atmosphère épaisse et sa surface est constamment reformée par le volcanisme. En revanche, les surfaces très anciennes de la planète Mercure et de la Lune sont parsemées de cratères. La planète Mars se situe quelque part entre les deux, car on y trouve quelques régions jeunes et quelques régions anciennes, que l'on peut distinguer par le nombre de cratères.

Les nouvelles données montrent qu'un nouveau cratère de 8 mètres de diamètre se forme presque chaque jour à la surface de Mars, et qu'un cratère de 30 mètres de diamètre se forme environ une fois par mois. Comme les impacts à grande vitesse créent des zones d'explosion dont le diamètre est souvent au moins cent fois plus grand que le cratère, il est important pour la sécurité des missions - aujourd'hui avec des robots, à l'avenir avec des hommes - de connaître le nombre exact d'impacts.

"Ce travail est le premier du genre à déterminer, à partir de données sismologiques, la fréquence d'impact des météorites à la surface de Mars, ce qui était l'un des objectifs de la première étape de la mission martienne InSight", commente Domenico Giardini, professeur de sismologie et de géodynamique à l'ETH Zurich et co-investigateur principal de la mission InSight de la Nasa . "Ces données serviront à la planification des futures missions vers Mars".

Pour faire avancer ces recherches, il est prévu, selon Zenhäusern et Wójcicka, d'utiliser des technologies d'apprentissage automatique lors des prochaines étapes. Elles devraient aider les chercheurs à identifier d'autres cratères sur les images satellites ainsi que des événements sismiques dans les données.