Étude des sources sismiques détectées par la mission InSight dans la province d'Elysium Planitia, Mars

La mission InSight s'est posée dans la province d'Elysium Planitia sur Mars le 26 novembre 2018. Depuis 2019, grâce au déploiement du sismomètre SEIS à la surface de la planète, plus d'un millier d'événements sismiques, les "marsquakes", ont été enregistrés, prouvant que Mars est active sismiquement. L'analyse de ces séismes a alors permis de sonder pour la première fois la structure interne de Mars, de la croûte au noyau. Les catalogues d'événements ont permis d'étudier la sismicité de la planète, et de répertorier les séismes en fonction de leurs caractéristiques. Ainsi, les marsquakes sont divisés en plusieurs catégories, dont deux, qualifiées de basses fréquences (low-frequency, LF) et à large bande (broadband, BB), qui nous intéressent particulièrement dans cette thèse. En effet, les événements LF et BB sont qualifiés de "tectoniques", c'est-à-dire qu'ils auraient certainement été générés par des sources sismiques telles que des failles ou fractures. De plus les marsquakes LF/BB sélectionnés sont caractérisés par des données de haute qualité et un fort rapport signal à bruit. Une dizaine d'entre eux ont été localisés sur des structures d'intérêt, notamment aux alentours de Cerberus Fossae, et au niveau de la dichotomie martienne. Afin de comprendre la potentielle implication de Cerberus Fossae dans le déclenchement des marsquakes, et de discuter si Mars a une activité tectonique actuelle, nous étudions les sources sismiques de la région. Pour cela, tout d'abord nous d'effectuons une analyse fine de la morphologie du système de Cerberus Fossae. Nous utilisons des images très hautes résolutions afin de cartographier finement les fractures et nous calculons des modèles numériques de terrain. La cartographie révèle une gamme de morphologies associées à l'activité des dikes volcaniques en profondeur. Les mesures de largeurs et de rejets des fossés diminuent vers l'est, indiquant la direction de propagation à long terme du système de fractures induit par les dikes. Ils donnent également un aperçu de la géométrie en profondeur et de l'enracinement des éventuelles failles et fractures dans la croûte martienne. La préservation exceptionnelle des fossés nous permet de détecter quatre échelles de segmentation, où chaque échelle de segmentation est formée par un nombre similaire de 3-4 segments. Nous estimons également qu'une contrainte plus élevée devrait exister les zones d'intersegments et aux extrémités des grabens, là où les marsquakes seraient ainsi potentiellement déclenchés. Nous explorons ensuite les autres sources sismiques de la région, au travers d'une méthode d'inversion des tenseurs des moments sismiques. Les tenseurs nous permettent d'interpréter la nature et la profondeur des sources sismiques à l'origine des séismes. Dans notre approche, nous inversons les formes d'onde des ondes de volume et les amplitudes maximales des phases secondaires des sismogrammes d'InSight. Nous recherchons des solutions avec des ondes de surface plus faibles que le bruit martien. A partir de nos résultats sur les tenseurs de moments, nous avons déterminé que tous nos événements ont été déclenchés à des profondeurs modérées de 15-36 km. Nous avons déduit que les événements situés sur Cerberus Fossae ont des géométries en accord avec celles des fractures du système (c'est-à-dire, de direction, pente et mouvement similaires). Nous en déduisons qu'ils ont certainement été générés par de la tectonique. Cette activité est supposée être principalement liée à la faiblesse mécanique résultant de la propagation des dikes volcaniques en profondeur. Deux événements plus au sud, au niveau de la dichotomie martienne, sont quant à eux, certainement dus à la fracturation compressive sous des rides de surface. Ils seraient donc indirectement déclenchés par la contraction thermique planétaire.