Deux nouveaux impacts de météorites détectés en sismique par Insight sur Mars

L'atterrisseur martien Insight  de la NASA a mesuré plusieurs événements sismiques sur la planète rouge. Une équipe américano-européenne rapporte aujourd'hui que deux détections sont positivement associées à de nouveaux cratères d'impact identifiés à partir d'images orbitales. Il ne s'agit donc pas de tremblements de Mars mais d'impacts de météorites, et cela porte à 8 le nombre total d’événements sismiques confirmés qui sont liés à un impact martien. L'étude est publiée dans The Planetary Science Journal.

Ingrid Daubar (Brown University) et ses collaborateurs ont analysé les signaux qui ont été enregistrés par la sonde Insight jusqu'en mars 2022 et ont recherché des traces de nouveaux cratères dans les images de l'orbiteur MRO à chaque détection sismique, en comparant des images acquises avant et après la détection sismique. Ils ont commencé cette étude dès le début de l'activité de Insight sur le sol martien, mais lors de la première phase de la mission principale d'InSight (sols 1-668 ; du 27 novembre 2018 au 12 octobre 2020), le détecteur sismique a vu des centaines de signaux, mais aucun événement associé à un impact n'a pu être identifié positivement à l'époque. Cette absence de détection d'impact sismique s'est poursuivie pendant plus d'une année martienne, malgré des taux de détection prévus allant de quelques uns à plusieurs dizaines par année terrestre. Et pourtant l'orbiteur Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) faisait des observations continues qui ont abouti à l'identification visuelle de nombreux nouveaux cratères, mais jamais associés à des détections sismiques d'Insight.

Un impact qui a formé un cratère de 1,5 m de diamètre à proximité de l'atterrisseur InSight peu après l'atterrissage faisait partie de ceux non détectés sismiquement, ce qui a permis d'imposer les premières contraintes expérimentales sur la détectabilité sismique de petits impacts sur Mars. Deux autres non-détections d'impacts (artificiels) ont également permis de contraindre l'efficacité sismique martienne : les impacts du ballast de Perseverance et l'atterrissage de la mission Tianwen-1 chinoise.

Il faudra attendre la deuxième année martienne d'opérations d'Insight  (et la première phase de mission prolongée), pour que 4 événements détectés par le sismomètre soient confirmés par des images orbitales comme étant des impacts de météorites. Ces impacts détectés entre mai 2020 et septembre 2021 ont été les premiers à être détectés par sismique sur une autre planète (Garcia et al. 2022 Nature Geoscience). Et ils ont été suivis à peine un mois plus tard par la publication de l'observation de 2 nouveaux cratères associés à des détections sismiques par la même équipe en octobre 2022 dans Science.

Ces deux nouveaux événements sismiques clairement associés à des cratères météoritiques sont répertoriés s1034a (premier signal sismique du sol 1034 de la mission Insight, correspondant au 23 octobre 2021) et s1160a (premier signal du sol 1160, correspondant au 2 mars 2022). Dans les deux cas, les impacts n'étaient pas facile à distinguer car ils apparaissent à proximité immédiate de cratères anciens. 

Les nouveaux cratères (ou traces d'impact pour être plus précis, correspondant plutôt à des groupes d'impacts) repérés par l'orbiteur MRO correspondent aux emplacements et aux tailles prévus à un facteur 3 près, et ont des contraintes de temps de formation cohérentes avec les dates des événements sismiques. Pour la secousse du 23 octobre 2021, les images de MRO avant/après datent du 24 septembre et du 28 décembre. Pour celui du 2 mars 2022, les images datent 26 février et du 24 septembre.

Daubar et ses collaborateurs précisent que ces deux événements sismiques appartiennent tous les deux à la famille des événements sismiques à très haute fréquence qui présentent ce que les chercheurs appellent des 'gazouillis' (des ondes infrasons/acoustiques dispersées). Les impacts associés à ces deux petites secousses étaient relativement proches de Insight : 48 et 60 km. Ce sont d'ailleurs les plus proches parmi les 8 détectés, le plus éloigné se trouvant à 7476 km (l'événement s1000a).

Cela porte à huit le nombre total d’événements sismiques confirmés liés à un impact martien, et Daubar et ses collaborateurs confirment que tous les événements sismiques accompagnés de signaux de gazouilli ont été causés par des cratères d'impact. Parmi les 8 impacts recensés par leur effet sismique, quatre ont formé des cratères uniques et quatre ont formé des groupes de cratères, ce qui correspond à peu près à la proportion attendue sur la base de toutes les détections orbitales connues de nouveaux cratères sur Mars. À l'avenir, d'autres événements sismiques de types différents pourraient être associés à des impacts, selon les chercheurs.

Même si Insight n'est plus active sur Mars, Ingrid Daubar et ses collaborateurs poursuivent leurs travaux avec les données archivées. Ils utilisent ce catalogue de détections et d'images de la surface de la planète rouge pour contraindre les taux d'impact et développer des améliorations dans leurs analyses pour notamment étudier la fragmentation atmosphérique des météorites qui bombardent Mars en permanence.

Source

Two Seismic Events from InSight Confirmed as New Impacts on Mars

Ingrid J. Daubar et al.

The Planetary Science Journal, Volume 4, Number 9 (25 september 2023)

https://doi.org/10.3847/PSJ/ace9b4

Illustrations

1. Images avant/après de l'orbiteur MRO identifiant les impacts associés aux détections sismiques de Insight (Daubar et al.)

2. Signaux mesurés par Insight pour les événements s1034a (23 octobre 2021) et s1160a (2 mars 2022)

3. Ingrid Daubar