Fin de la mission Insight

La NASA a annoncé officiellement la fin de la mission Insight sur Mars le 21 décembre. Faute de recharge de sa batterie, l’atterrisseur ne communiquait plus avec la Terre depuis le 15 décembre.

Depuis son atterrissage réussi sur le sol martien en novembre 2018, les panneaux solaires ont été progressivement recouverts d’une épaisse couche de poussière de sol martien diminuant au fil des mois leur capacité à générer de l’électricité pour recharger la batterie et ainsi faire fonctionner les équipements de l’atterrisseur [article Insight sous la poussière martienne].

L’atterrisseur InSight de la NASA a pris ce dernier selfie le 24 avril 2022. L’atterrisseur est recouvert de beaucoup plus de poussière qu’il ne l’était dans son premier selfie, pris en décembre 2018, ou dans son deuxième selfie, pris en mars et avril 2019. Crédit : NASA/JPL-Caltech

Insight, pour Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport (Exploration de l’intérieur (de Mars) en utilisant des sondages sismiques, la géodésie et le flux thermique) a toutefois largement dépassé la durée de vie initiale de 668 Sols ou jours martiens (soit 687 jours solaires terrestres) et avait été prolongée jusqu’en décembre 2022 par la NASA.

La fin d’Insight n’est donc pas une trop grosse surprise pour les équipes de la mission car elle était attendue depuis l’été dernier [voir dernier chapitre de Insight : gros tremblements de Mars enregistrés par SEIS].

Il n’y avait aucun système prévu pour retirer la poussière des panneaux solaires d’Insight car cela aurait généré de la masse supplémentaire. Cela s’est avéré finalement un bon choix de design, la mission ayant duré le temps prévu à sa mission principale. Toutefois au cours de la mission, les ingénieurs ont utilisé le bras et son godet pour aider à éliminer la poussière des panneaux solaires d’InSight à mesure que l’énergie commençait à diminuer, en saupoudrant de la poussière du sol pendant les jours de vent martien, permettant aux granulés tombant de balayer doucement la poussière des panneaux [dernier paragraphe de Insight : des découvertes sur l’intérieur de Mars]. Mais ces derniers mois, cela n’aura pas suffit.

De très bons résultats scientifiques pour l’instrument SEIS

L’instrument principal d’Insight était le sismomètre SEIS pour Seismic Experiment Interior Structure, un instrument développé par l’agence spatiale française, le CNES, associé à l’Institut de physique du globe de Paris (IPGP), l’Université de Paris Diderot Sorbonne et plusieurs laboratoires de recherche français et européens.

Il s’agit de l’une des dernières images jamais prises par l’atterrisseur InSight. Prise le 11 décembre 2022, au 1 436e jour martien, ou Sol, de la mission, il montre le sismomètre SEIS à la surface de la planète rouge (crédits : NASA / JPL-Caltech)

Le sismomètre très sensible, ainsi que sa surveillance quotidienne par le CNES et le Marsquake Service géré par l’ETH Zurich, a permis la détection de 1 319 tremblements de sol martien.

Plus de 50 tremblements de « terre » avaient suffisamment de signaux précis pour que l’équipe puisse obtenir des informations sur leur emplacement sur Mars.

Le plus grand groupe d’événements de haute qualité a été situé dans la région Cerberus Fossae qui montre des preuves de volcanisme géologiquement « récent » (à l’échelle de la planète), au cours des deux derniers millions d’années. Un des plus grands tremblements de terre a été enregistré en mai 2022, avait une magnitude estimée à 5, avec des vibrations se répercutant sur la planète pendant au moins six heures [lire Insight : gros tremblements de Mars enregistrés par SEIS].

SEIS a aussi enregistré des tremblements de terre causés par des impacts de météorites en 2020 et 2021 situés entre 85 et 290 km de l’endroit où est posé Insight dans la région d’Elysium Planitia.

Le premier des quatre météoroïdes* confirmés est entré dans l’atmosphère de Mars le 5 septembre 2021, explosant dans au moins trois morceaux entraînant chacun un cratère. L’orbiter MRO (Mars Reconnaissance Orbiter) de la NASA a ensuite survolé la zone pour confirmer l’emplacement.
[*Terme utilisé pour l’objet avant qu’il ne percute le sol].

Les cratères vus ici en bleu ont été formés par un impact de météorite sur Mars le 5 septembre 2021. L’impact a été le premier à être détecté par la mission InSight, l’image a été prise plus tard par Mars Reconnaissance Orbiter à l’aide de sa caméra High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE). Cette image en couleurs améliorées met en évidence la poussière et le sol perturbés par l’impact afinde rendre les détails plus visibles à l’œil humain (crédits NASA/JPL-Caltech / Université de l’Arizona)

Après avoir parcouru des données antérieures, les scientifiques ont confirmé que trois autres impacts s’étaient produits le 27 mai 2020, le 18 février 2021 et le 31 août 2021. Ces quatre impacts de météorites confirmés ont produit de petits tremblements de terre d’une magnitude ne dépassant pas 2.0.

Le son d’une météorite frappant Mars,- créé à partir de données enregistrées par l’atterrisseur InSight, est un «bloop» en raison d’un effet atmosphérique particulier. Dans ce clip audio, le son peut être entendu trois fois : lorsque le météorite pénètre dans l’atmosphère martienne, explose en morceaux et affecte la surface (crédit : NASA / JPL-Caltech / CNES / IPGP)

Le 24 décembre 2021, Insight a enregistré un tremblement de terre de magnitude 4 causé par l’impact d’une météorite, l’un des plus grands impacts de météorites sur Mars observés à ce jour. MRO a ensuite pu photographier la zone et les scientifiques ont pu constater que la météorite avait excavé des morceaux de glace de la taille d’un rocher près de l’équateur martien.

Des blocs de glace d’eau de la taille d’un rocher peuvent être vus autour du bord d’un cratère d’impact sur Mars sur cette photo de la caméra HiRISE sur Mars Reconnaisance Orbiter. Le cratère s’est formé le 24 décembre 2021, par une météorite dans la région d’Amazonis Planitia (crédits : NASA / JPL-Caltech / Université de l’Arizona)

La météorite a été évaluée entre 5 à 12 mètres de large, assez petite pour brûler dans l’atmosphère terrestre, mais pas dans la mince atmosphère de Mars, qui n’est que de 1% aussi dense que celle de notre planète. L’impact, dans une région appelée Amazonis Planitia, a créé un cratère d’environ 150 mètres de diamètre sur 21 mètres de profondeur. Une partie de la matière éjectée a été projetée jusqu’à 37 kilomètres.

Vue du cratère d’impact sur Amazonis Planitia par la caméra de contexte CTX en noir et blanc de MRO (crédits : NASA / JPL-Caltech / MSSS)

Ces impacts aident les scientifiques à déterminer l’âge de la surface de la planète. La vitesse d’apparition des cratères sur Mars permet d’affiner la chronologie géologique de la planète. Sur les surfaces plus anciennes, telles que celles de Mars et de notre Lune, il y a plus de cratères que sur Terre ; sur notre planète, les processus d’érosion et de tectonique des plaques effacent les anciennes caractéristiques de la surface.

Insight a fourni de grandes quantités de données pour l’étude de la croûte, du manteau et du noyau de Mars.

Les scientifiques ont constaté que la croûte sous InSight est un peu plus mince que prévu – environ 25 à 40 kilomètres d’épaisseur, comprenant trois couches internes. La couche supérieure de la croûte a une épaisseur d’environ 10 kilomètres et est moins dense que la croûte inférieure. Le noyau de Mars est fondu et considérablement plus grand que prévu, avec un rayon d’environ 1 800 kilomètres. La densité inférieure signifie qu’il y a des éléments plus légers mélangés au fer fondu, abaissant son point de fusion. Cela explique comment le noyau de Mars peut encore être fondu malgré un refroidissement considérable depuis sa formation.

InSight a également étudié le manteau supérieur en utilisant des ondes sismiques voyageant à travers des profondeurs d’environ 800 kilomètres avant de revenir à la surface. La coque extérieure solide et froide, la lithosphère, a une épaisseur d’environ 500 kilomètres, au-dessus d’un manteau relativement frais, par rapport au manteau terrestre.

A lire dans :

La détermination de la composition et de la structure des couches, et de la rapidité avec laquelle la chaleur s’infiltre, aide les scientifiques à mieux comprendre l’histoire géologique de la surface de Mars.

Avec InSight, la sismologie a été au centre d’une mission au-delà de la Terre pour la première fois depuis les missions Apollo, lorsque les astronautes ont amené des sismomètres sur la Lune

Philippe Lognonné de l’Institut de Physique du Globe de Paris, chercheur principal du sismomètre d’InSight

Échec pour l’instrument HP3 mais d’autres mesures ont été réalisées

L’instrument HP3 pour Heat flow and Physical Properties Package, destiné à mesurer la température de l’intérieur de Mars, n’a jamais pénétré plus profondément qu’à 40 cm dans le sol, bien en deçà des cinq mètres prévus. La Nasa l’a déclaré mort il y a près de deux ans malgré plusieurs tentatives d’aide à l’enfouissement avec le bras robotique de la mission, au départ pas du tout prévu pour cela [lire Fin de partie pour HP3 de la mission Insight sur Mars].

Image de HP3 acquise le 29 juin 2019, Sol 209 par la caméra ICC d’Insight (crédit NASA/JPL-Caltech)

Avec sa petite station météo, APSS(Auxiliary Payload Sensor Suite) comprenant un baromètre, un anémomètre, un thermomètre, Insight a pu collecter les données météorologiques les plus complètes de toute mission envoyée à la surface de Mars à ce jour. Ses capteurs ont détecté des milliers de « dust-devils » (démons de poussière) ou tourbillons de poussière qui passent à proximité de l’atterrisseur mais sans jamais réussir à en prendre en photo. Le capteur de pression a enregistré des baisses de pression, et le sismomètre peut sentir la surface s’incliner lorsqu’ils passent comme un aspirateur géant qui « tire » sur la surface du sol.

Ce graphique illustre le changement saisonnier dans Elysium Planitia depuis le débarquement d’InSight. Les cinq ensembles de données sur ce graphique donnent une image complète de ce que cela pourrait être de passer un an près de l’équateur sur Mars. Les mois terrestres sont en haut du graphique. Le nombre de jours (ou Sols sur Mars) se trouve sur le bas du graphique avec le jour le plus récent à droite. Les colonnes verticales de couleur indiquent les saisons sur Mars.
De haut en bas :
Température de l’air : La ligne noire montre la température moyenne quotidienne de l’air en °C. Les températures maximales et minimales de l’air de chaque Sol se trouvent en haut et en bas de la barre grise verticale. Pression : La ligne noire montre la pression atmosphérique moyenne quotidienne en Pascals sur le site d’InSight, ainsi que la pression maximale et minimale de chaque Sol sur la barre grise. Vitesse du vent : La ligne noire montre la vitesse moyenne quotidienne du vent en mètres par seconde sur le site d’InSight. Les barres grises montrent les vents maximums de chaque Sol et 90e centile les plus bas mesurés par les capteurs de vent. Direction du vent Les points noirs montrent la direction quotidienne moyenne du vent représentée en degrés à l’est du nord, comme pour lire une boussole. L’est est à 90 degrés, le sud à 180 degrés, l’ouest à 270 et le nord à 360. Opacité atmosphérique (ou tau) : Il s’agit d’une mesure de la quantité de lumière solaire bloquée par la poussière dans l’atmosphère avant qu’elle n’atteigne le sol. Les triangles verts sont des mesures (avec des barres d’erreur ombrées) de tau prises par la caméra de déploiement d’instruments (IDC) sur le bras robotique. Les triangles bleus sont des mesures effectuées avec la caméra de contexte d’instrument (ICC), montée sous le pont supérieur d’InSight.
Crédit : NASA / JPL-Caltech / Cornell / CAB

En plus de détecter les vents, InSight a observé des caractéristiques atmosphériques telles que les fronts météorologiques, les tempêtes de poussière, les turbulences, les infrasons et les vagues de forage, offrant un aperçu beaucoup plus complet des phénomènes atmosphériques de Mars.

Des nuages dérivent sur le sismomètre SEIS de l’atterrisseur InSight sur Mars (Crédit : NASA / JPL-Caltech)

Le magnétomètre FluxGate a révélé que les roches anciennes entre 61 mètres et plusieurs kilomètres sous terre sont fortement magnétisées. Les restes de magnétisation de la croûte martienne sont 10 fois plus forts que prévu localement comparés aux mesures faites sur des zones de quelques centaines de kilomètres par les sondes en orbite. Il y a des milliards d’années, Mars avait un champ magnétique. Il n’est plus présent, mais il semble avoir laissé des vestiges dans les roches souterraines. Les scientifiques sont également intrigués par des signaux magnétiques qui varient d’un jour à l’autre et ont tendance à pulser vers minuit. Une hypothèse : ils sont liés à l’interaction du vent solaire avec l’atmosphère martienne.

Quant à l’instrument RISE (Rotation and Interior Structure Experiment) qui devait utiliser l’effet Doppler pour observer la structure interne de la planète, je nai pas trouvé de publications ni d’articles de la NASA sur des résultats. Il y a une publication sur la rotation de Mars obtenue avec cette expérience : Mars precession rate determined from radiometric tracking of the InSight Lander.

Pour compléter :

Les capteurs d’InSight ont capturé un grondement bas obsédant causé par les vibrations du vent, qui souffleraient entre 5 à 7 mètres par seconde le 1er décembre 2018, du nord-ouest au sud-est. Les vents étaient cohérents avec la direction des stries du devil-dust dans la zone d’atterrissage, qui ont été observées depuis l’orbite.

Source principale : https://mars.nasa.gov/insight/

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Image de couverture : dernier selfie d’insight pris le 24/04/2022 – crédit NASA / JPL-Caltech

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