D'étranges pulsations magnétiques découvertes sur Mars

À minuit sur Mars, le champ magnétique entre parfois en vibration de façon inédite. À l'heure actuelle, la cause de cet étrange comportement reste inconnue.

Ce n'est que l'une des étonnantes premières découvertes du tout premier géophysicien robotisé envoyé par la NASA sur Mars, l'atterrisseur InSight. Depuis son atterrissage en novembre 2018, cet engin spatial a recueilli des données pour aider les scientifiques dans leur compréhension des entrailles et de l'évolution de notre chère voisine, en prenant par exemple la température de sa croûte supérieure, en enregistrant le bruit des séismes extraterrestres et en mesurant la force et la direction du champ magnétique de la planète.

Comme annoncé lors d'une série de présentations cette semaine à l'occasion d'une réunion commune du Colloque européen de planétologie et de la Société américaine d'Astronomie, les premières données transmises par la sonde suggèrent que les machinations magnétiques de Mars sont fabuleusement chaotiques.

En plus de ces étranges pulsations magnétiques, les données de l'atterrisseur montrent que la croûte martienne serait bien plus puissante sur un plan magnétique que ne le prévoyaient les scientifiques. En outre, l'atterrisseur a détecté une couche particulièrement électroconductrice, épaisse d'environ 4 km, profondément enfouie sous la surface de la planète. Il est bien trop tôt pour l'affirmer, mais il est possible que cette couche soit en fait un réservoir d'eau liquide à l'échelle de la planète.

Sur Terre, les nappes phréatiques forment une mer dissimulée et piégée par du sable, le sol et des roches. S'il y avait quelque chose de semblable sur Mars, « nous ne devrions pas être surpris, » a déclaré Jani Radebaugh, planétologue à l'université Brigham Young, non impliqué dans les travaux. En revanche, si ces résultats sont confirmés, une région liquide de cette envergure sur Mars à l'heure actuelle aura d'énormes conséquences pour la présence de vie, qu'elle soit passée ou future. (À lire : Découverte d'un lac souterrain sur Mars - Ce que l'on sait.)

Pour le moment, aucune de ces données n'a subi l'habituelle évaluation par des pairs et les détails relatifs aux découvertes initiales et à leurs interprétations feront sans aucun doute l'objet de modifications au fil du temps. Toutefois, ces révélations font office de superbe vitrine pour InSight, un robot qui a le potentiel de révolutionner notre compréhension de Mars et des autres planètes rocheuses de notre galaxie.

« Nous avons un aperçu de l'histoire magnétique de Mars comme nous n'en avons jamais eu auparavant, » déclare Paul Byrne, géologue-planétologue au sein de l'université d'État de Caroline du Nord, non impliqué dans l'étude.

LA SAGA DES DEUX MONDES

La Terre est dotée d'un important champ magnétique grâce à sa rotation et au malaxage de son noyau externe liquide riche en fer. Nous savons que ce champ existe depuis un moment et qu'il a déjà subi des changements majeurs au fil des époques géologiques, grâce aux enregistrements naturels de sa force et de sa direction par certains minéraux à l'intérieur de la croûte. De la même façon, l'histoire du champ magnétique de Mars est inscrite dans sa croûte, comme l'ont découvert en 1997 les scientifiques grâce aux données fournies par l'orbiteur Mars Global Surveyor.

« Le même ensemble de minéraux magnétiques qui existe sur Terre existe sur Mars, » indique Robert Lillis, physicien des planètes à l'université de Californie à Berkeley, non impliqué dans ces récents travaux.

L'orbiteur avait alors étudié le magnétisme de la planète rouge à une distance comprise entre 100 et 400 km de la surface et il avait découvert que le champ magnétique généré par la croûte martienne était dix fois supérieur à celui de la Terre lorsqu'il était mesuré à la même distance de la surface. Cela suggère que jadis, Mars disposait également d'un champ magnétique global.

Cependant, Mars a eu moins de chance que notre planète. Il y a environ quatre milliards d'années, son noyau externe agité se serait subitement paralysé, provoquant l'affaissement de son champ magnétique. Il ne restait plus à Mars qu'un faible champ magnétique comme unique défense, les attaques répétées des radiations du Soleil, ou vents solaires, ont progressivement arraché son ancien atmosphère, transformant un monde propice à la vie et riche en eau en une surface froide et désertique.

Comprendre pourquoi ces deux planètes ont connu un sort si différent exige d'obtenir les meilleures mesures possibles des fantômes magnétiques martiens mais depuis l'orbite, la force de ce vestige magnétique n'apparaît qu'avec une très faible résolution. C'est un peu comme regarder une foule depuis une bonne distance, si beaucoup de personnes portent un t-shirt rouge et quelques-unes des t-shirts bleus, une caméra éloignée n'enregistrera que la prépondérance de rouge. En revanche, si l'on se rapproche avec la même caméra, les nuances de bleu apparaîtront plus clairement.

« Cela reste vrai pour les mesures magnétiques, » déclare Dave Brain, chercheur en physique atmosphérique et spatiale à l'université du Colorado, non impliqué dans ces travaux. « Plus on se rapproche, plus on est capables de définir la structure. »

LES MYSTÈRES DE MINUIT

Le magnétomètre embarqué sur la sonde InSight, le premier placé sur la surface martienne, a offert aux scientifiques leur meilleur aperçu du champ magnétique généré par la croûte de la planète rouge et ce qu'ils ont observé les a pour le moins surpris : le champ magnétique entourant le robot était environ 20 fois plus puissant que leurs prévisions d'après les précédentes mesures orbitales.

Familier des données envoyées par InSight, Brain affirme que ce signal magnétique stable et puissant provient des roches qui entourent InSight mais un mystère subsiste, savoir si ces roches sont profondément enfouies sous la surface ou plus proches de celle-ci. Et cette question n'est pas sans importance, ajoute Byrne, car s'il provient des roches plus jeunes situées à proximité de la surface, cela voudrait dire qu'un champ magnétique puissant a persisté autour de Mars bien plus longtemps que nous le pensons actuellement.

Fait encore plus troublant, InSight a également découvert que le champ magnétique qui l'entourait subissait de temps en temps des sursauts. Ces oscillations sont appelées pulsations magnétiques, explique Matthew Fillingim, physicien spécialiste de l'espace à l'université de Californie à Berkeley et membre de l'équipe scientifique InSight.

Ces pulsations sont en fait des variations de la puissance ou de la direction du champ magnétique et ne sont pas totalement inhabituelles. Il s'en produit de nombreuses sur Terre comme sur Mars, en réponse entre autres au chaos de la haute atmosphère, à l'action des vents solaires et aux anomalies des bulles magnétiques de la planète.

Ce qui est étrange en revanche, c'est le fait que ces sursauts martiens se produisent à minuit heure martienne, comme s'ils répondaient au signal d'un chronomètre nocturne invisible.

InSight se situe à proximité de l'équateur martien et au même endroit sur Terre à la même heure, ces pulsations magnétiques n'ont jamais été observées. Sur Terre, les pulsations nocturnes se produisent généralement à des latitudes plus élevées et sont liées aux aurores australes et boréales. Pour le moment, celles observées sur Mars n'ont pas de source évidente mais les scientifiques ont au moins un suspect en tête.

Bien qu'elle n'ait plus de champ magnétique puissant à l'échelle globale, Mars est entourée d'une faible bulle magnétique qui se crée à mesure que les vents solaires interagissent avec sa mince atmosphère. En retour, cette bulle est comprimée par le champ magnétique des vents solaires et prend une forme allongée, comme si elle avait une traîne. À minuit, la position d'InSight sur Mars est alignée avec cette traîne et lorsque leurs chemins se croisent, la traîne pourrait pincer le champ magnétique de surface un peu comme un guitariste pince ses cordes.

Si une sonde placée à haute altitude, comme celle de la NASA évoquée plus haut ou l'orbiteur MAVEN, venait à survoler InSight juste au bon moment, alors elle pourrait confirmer cette théorie. Pour l'instant cependant, le mystère reste entier.

UNE SONDE QUI FAIT DES VAGUES

Au cours de l'une des présentations sur le magnétisme de Mars, les scientifiques ont également annoncé que les caractéristiques des signaux magnétiques semblaient indiquer la présence d'une couche électroconductrice enfouie quelque part sous le sol martien. Même si à l'heure actuelle, les chercheurs ne sont pas en mesure de déterminer avec précision la profondeur de cette couche, ils pensent qu'elle ne devrait pas se situer à plus de 100 m sous la surface.

Des tests réalisés dans des déserts terrestres ont montré qu'il était possible de détecter des nappes d'eau souterraine à l'aide d'un magnétomètre, explique Brain. Il en va de même pour le magnétomètre dont est équipée la sonde InSight et il est possible que la couche détectée soit une aquifère contenant de l'eau et des solides dissous, ou une couche mêlant eau et glace, qui pourrait bien s'étendre sous l'ensemble de la planète.

On ignore encore la façon dont des longues masses d'eau de surface ont persisté sous la forme de lacs, de rivières et même d'océans dans le passé sur Mars mais il existe quelques indices de la présence en subsurface de réservoirs d'eau salée. Par ailleurs, comme le rappelle Radebaugh, la croûte martienne se réchauffe à mesure que l'on descend sous la surface et étant donné les preuves solides de la présence étendue de glace sur Mars, il n'est pas déraisonnable de penser que les aquifères souterraines d'eau liquide existent également.

Cependant, le diable se cache dans les détails et il faudra encore exclure toutes les autres causes possibles d'un tel signal avant d'aller plus loin, précise Brain. L'atterrisseur InSight est également équipé d'une foreuse mais il ne pourra creuser qu'à une profondeur de 4,80 m, les scientifiques devront donc se tourner vers une autre méthode, ou vers les futures missions martiennes, pour tester l'hypothèse de la couche d'eau souterraine.

Quoi qu'il en soit, que l'existence de cette aquifère martienne soit finalement confirmée ou rejetée, il est déjà évident que les mesures fournies par InSight, notamment les mesures magnétiques, revêtent une importance capitale. Même ancré à un seul endroit, au niveau d'Elysium Planitia, cet émissaire robotisé commence à déterrer toutes sortes de merveilles martiennes.

Cet article a initialement paru sur le site nationalgeographic.com en langue anglaise.