«C'était un vrai travail de détective!»

La mission InSight de la NASA s'est posé avec succès sur Mars le 26 novembre 2018. Soixante-dix jours martiens plus tard, le sismomètre - appelé SEIS - déployée à la surface de Mars a commencé à enregistrer les secousses de la planète rouge. Il a enregistré plus de 1300 tremblements de terre jusqu'à présent. Ces enregistrements sismiques ont permis aux chercheuses et chercheurs de décrire la structure intérieure de Mars avec plus de précision que jamais auparavant.

Mais aujourd'hui, la mission menace de s'arrêter: les panneaux solaires fournissent trop peu d'énergie car ils sont couverts de poussière. Le professeur de l'ETH Zurich Domenico Giardini, qui a développé l'électronique de commande de SEIS avec une équipe de chercheuses et chercheurs et d'ingénieur·es de l'ETH Zurich et qui est responsable du service des tremblements de terre, explique pourquoi, malgré ces circonstances, il n'est pas si pessimiste.

ETH News: La NASA prévoit d'arrêter le sismomètre à la fin de l'été et l'atterrisseur vers la fin de l'année car l'alimentation électrique n'est plus suffisante. Quelle est votre évaluation de cette situation?
Domenico Giardini: Comme nous nous y attendions, l'alimentation en énergie s'est encore détériorée en mars et avril en raison de la saison des tempêtes de poussière. C'est à ce moment-là que beaucoup de poussière s'accumule sur les panneaux solaires de l'atterrisseur, diminuant l'alimentation en énergie. Mais il y a aussi des tourbillons qui éliminent occasionnellement la poussière. Nous espérons donc avoir encore un peu de temps.

Et ces sortes de rafales sont-elles suffisantes pour nettoyer les panneaux?
Pas tout à fait. La poussière ultrafine est particulièrement problématique car elle se colle aux panneaux par attraction électrostatique. C'est pourquoi la NASA a supposé qu'il ne serait plus possible de générer suffisamment d'énergie pour poursuivre la mission une fois l'été entamé. Aujourd'hui, cependant, nous constatons que l'approvisionnement en énergie est meilleur que prévu et qu'au moins notre instrument peut continuer à fonctionner.

Combien de temps l'énergie durera-t-elle?
Nous pourrons certainement effectuer des mesures jusqu'au mois d'août, et avec un peu de chance, même plus longtemps. Les opérations se déroulent bien pour l'instant: le sismomètre effectue des mesures en permanence et l'atterrisseur télécharge régulièrement des données. À partir de juillet, nous ne pourrons probablement plus effectuer de mesures que pendant quelques heures d'affilée. Nous devons également optimiser la transmission des données vers la Terre. Nous ne recevrons alors probablement des données que de manière sporadique.

Malgré la fin imminente, comment, selon vous, la mission s'est-elle déroulée jusqu'à présent?
Nous sommes très satisfaits. La mission InSight a déjà duré presque deux fois plus longtemps que ce qui était initialement prévu et c'est l'un des projets les plus passionnants sur lequel j'ai eu le privilège de travailler. L'une de ses plus grandes réussites a été la façon dont elle a fait avancer la science elle-même de quelques pas. Il s'agissait d'une toute nouvelle planète à explorer; nous ne savions pratiquement rien d'elle ni de sa structure interne. Aujourd'hui, nous en savons tellement plus sur Mars qu'auparavant.

La NASA est-elle également satisfaite ?
L'examen interne de la mission effectué par la NASA ce printemps était vraiment enthousiaste. La NASA était même prête à accorder une prolongation supplémentaire de deux ans si l'alimentation électrique était garantie. L'agence a tout intérêt à maintenir la station en vie aussi longtemps que possible et à poursuivre les mesures, car elles ont produit un retour scientifique considérable.

Qu'est-ce qui ne s'est pas passé aussi bien qu'espéré?
La seule chose peut-être, c'est que nous espérions que Mars soit plus active sur le plan sismique, qu'elle ait plus de tremblements de terre - et surtout plus importants - d'une magnitude de 5 ou plus. Avant la mission, nous avions créé une carte indiquant où nous nous attendions à trouver des zones sismiquement actives. Mais les mesures ont montré que les secousses se produisaient à d'autres endroits, moins nombreux, et que les tremblements étaient plus petits. La sismicité s'est produite principalement dans une région qui avait été récemment active sur le plan volcanique. Nous nous y attendions. Mais les tremblements auxquels nous nous attendions à d'autres endroits ne se sont pas produits, ce qui m'a surpris. Au final, nous avons toutefois enregistré de nombreux événements de taille moyenne, qui nous ont permis de cartographier la structure intérieure de la planète, ce qui était la raison principale du lancement d'InSight sur Mars.

Qu'est-ce que cela signifie pour l'analyse?
Nous avons dû inclure dans notre analyse des séismes de petite et moyenne taille que nous aurions habituellement moins utilisés sur Terre. C'était un véritable travail de détective! Nous n'avons pas pu utiliser bon nombre des techniques que nous voulions appliquer et nous avons dû concevoir de nouvelles approches de la sismologie à station unique. Heureusement, nous avons réussi!

À la mi-mai, nous avons eu une grande surprise - et juste à temps: La NASA a annoncé que SEIS avait mesuré pour la première fois un séisme de magnitude 5 sur Mars. Avez-vous pu en faire quelque chose?
Nous attendions avec impatience un tel événement. Après plusieurs événements de magnitude 4, enfin une magnitude 5! Ce tremblement de terre est également arrivé au bon moment. Après trois ans d'analyses, nous comprenons maintenant beaucoup mieux la sismicité et la structure intérieure et nous pouvons faire beaucoup de nouvelles choses avec les données. Elles seront prises en compte dans nos analyses futures. Nous n'en sommes qu'au début de l'étude des ondes qui se propagent à la surface de Mars, car ces ondes ne sont émises que par de grands événements. Dans le cas de ce nouvel événement, nous avons observé de puissantes ondes de surface se déplaçant plusieurs fois autour de Mars, ce qui nous a fourni un outil inestimable pour explorer la structure de la croûte. Toutes les équipes travaillent maintenant d'arrache-pied!

Quelle est la probabilité que d'autres grands séismes se produisent et soient enregistrés dans le temps qui reste?
La magnitude est importante, mais la combinaison de la magnitude et de la distance est encore plus importante. Pour nos recherches, nous recherchons des ondes particulières qui traversent le noyau ou la surface avant de revenir à la surface de la planète. De telles ondes sont encore rares sur Terre, et sur Mars, nous n'en avons vu qu'une poignée. Tout nouvel événement de grande ampleur peut nous fournir de nouvelles informations.

Il n'y a donc pas assez de données?
L'idéal serait que nous puissions enregistrer un nouvel événement en dehors de la zone volcanique, où nous avons déjà enregistré 30 événements. Nous étudions une planète entière avec seulement dix tremblements de terre à différentes distances. Si tous ces tremblements ont le même épicentre, même une centaine d'événements ne nous aideraient pas.

Serait-il utile, en théorie, de placer des sismomètres supplémentaires sur Mars?
Bien sûr! Nous ne voyons pas les tremblements de terre de l'autre côté de la planète s'ils sont trop petits. Ils se perdent dans le lourd bruit de fond. Nous ne savons donc pas ce qui se passe de l'autre côté.

Après InSight, quelles sont les prochaines étapes de la recherche sur Mars à l'ETH Zutich?
Pour l'instant, l'objectif principal des programmes Mars et Lune est d'y envoyer des gens. Ce n'est pas notre domaine d'expertise. Nous nous impliquerons certainement lorsque des équipements scientifiques pourront être embarqués, par exemple pour étudier la quantité d'eau et de glace présente sur la Lune. Nous développerons des dispositifs permettant de rechercher de l'eau à de plus grandes profondeurs sur la Lune. Nous attendons l'appel d'offres pour un tel projet en 2022 ou 2023. La technologie dont nous avons besoin pour ce projet est similaire à celle d'InSight.

Vous allez bientôt prendre votre retraite. Comment vous motivez-vous pour lancer des projets dont vous ne verrez peut-être jamais l'aboutissement?
Je serai professeur à l'ETH Zurich jusqu'en 2028, mais les grandes missions spatiales comme celles-ci sont des projets multigénérationnels. Tous les scientifiques devraient vouloir faire avancer même les choses dont elles et ils ne verront peut-être pas l'issue de leur vivant.

Vous ne doutez donc pas de la pertinence de ce type d'investissements à vie?
Non. Dans un pays comme la Suisse, avec toutes ses possibilités, je n'ai pas de tels doutes. Je travaille depuis 20 ans sur la mission LISA de l'ESA dédiée à la détection des ondes gravitationnelles dans l'espace. Et le lancement de LISA n'est pas prévu avant 2035. S'il y a un appel de l'ESA pour des projets sur la Lune, pourquoi ne postulerais-je pas? Je n'en ai pas encore assez!