Des sismographes sur Mars

Un sismographe est un appareil qui mesure et enregistre les vibrations du sol consécutives aux tremblements de terre.

De très nombreux sismographes sont positionnés à la surface de la planète et nous renseignent sur la propagation des ondes sismiques.

A partir des nombreux enregistrements les scientifiques ont pu retracer le parcours des ondes sismiques et en déduire la structure interne de la terre.

figure A	figure B

Quand un séisme se produit les vibrations se propagent dans l’ensemble de la planète mais il y a des anomalies dans leur cheminement. Il y a des endroits, appelés « zones d’ombre » où aucun enregistrement n’est effectué comme si quelque chose à l’intérieur de la Terre déviait le trajet des ondes sismiques.
La figure A montre les zones d’ombre où aucune onde sismique ne parvient pour un séisme situé au Japon.

En B le modèle de structure interne de la Terre proposé par les scientifiques: l’existence d’un noyau de nature différente dévie les ondes sismiques.

Les ondes sismiques se propageant dans les couches superficielles de la terre nous renseignent aussi sur la structure du sous sol.
Sur terre on utilise des camions vibreurs ou des charges explosives puis on enregistre les ondes avec des sismographes placés aux alentours.

	Le camion fait vibrer avec des vérins une lourde plaque métallique sur le sol. On crée aussi des microséismes à l’aide de charges explosives déclenchées à distance (ci -contre : tir dans la région de Pau)
On dispose des capteurs sismiques en ligne sur le sol. Après enregistrement des ondes et traitement informatique on reconstitue la disposition des couches du sous sol.

Notre projet : transposer ces expériences sur Mars pour connaître la structure interne de la planète et détecter des structures géologiques susceptibles de renfermer de l’eau.

Problèmes à résoudre:

Construction d’un sismographe sensible et peu fragile, capable de

• supporter « l’atterrissage « 

• d’enregistrer sous forme de fichiers numériques les ondes sismiques sur MARS et de retransmettre vers la terre les données par ondes radio.

Choisir un site et positionner plusieurs robots

Provoquer des micro séismes et déclencher la prise de mesure.

Solutions proposées:

1. Construction d’un sismographe sensible et peu fragile
Un sismographe comprend une masse inerte suspendue à un bâti solidaire du sol

Notre sismographe :

	La masse inerte est une olive en plomb utilisée pour monter les lignes de pêche
Elle appuie sur une pastille céramique aux propriétés piézo-électriques (une déformation produit un courant électrique et vice versa) solidaire du sol grâce au support.La pastille porte uniquement sur sa périphérie et l’olive se trouve donc suspendue .Le capteur n’est pas fragile et résiste bien aux chocs.
	L’olive est maintenue par une vis collée sur la pastille
Un amplificateur rend les signaux sortant du capteur compatibles avec un dispositif d’expérimentation assistée par ordinateur. Le logiciel enregistre et affiche sur l’écran les signaux envoyés par le capteur.
	La chaîne de mesure complète comprend des capteurs, un amplificateur, une interface et un ordinateur. Plusieurs robots autonomes équipés de cette chaîne de mesure sont nécessaires.

2. Choisir un site

Les mesures réalisées par la sonde Mars Odyssey (en orbite autour de Mars) nous laissent supposer que de l’eau se trouve en quantité importante dans le sous sol de Mars, probablement sous forme de glace, dans des régions situées à des latitudes proches de 60 °.

L’hémisphère nord serait le plus riche en eau. Nous proposons donc de faire atterrir les robots dans une zone située à 60 ° de latitude nord.

Lors d’une deuxième mission nous pourrions étudier une zone proche de l’équateur où l’eau peut exister mais à des profondeurs beaucoup plus importantes.

3.Positionner les robots et créer un micro séisme

Un robot vibreur, trop lourd , sera remplacé par un robot capable de forer un trou de quelques mètres de profondeur dans lequel il déposera une charge explosive.

Les robots enregistreurs se positionneront à plusieurs centaines de mètres autour et on pourra déterminer avec exactitude leur position par rapport à l’épicentre.

La mesure sera synchronisée par le robot qui déclenche l’explosion.

Les fichiers de mesures sont envoyés vers la Terre sous forme d’ondes radio par un émetteur. L’analyse sera confiée à un laboratoire spécialisé.

Nous avons expérimenté le dispositif sur Terre.

	Le terrain de basket de prête bien à l’expérimentation. Les capteurs sont positionnés à plusieurs mètres de distance l’un de l’autre. Le micro séisme est provoqué par un élève sautant d’une chaise !
Paramétrage du logiciel d’acquisition. Au premier plan le module amplificateur et l’interface.
Voici un enregistrement réalisé avec deux sismographes placés à quelques mètres de distance sur un sol en béton.