Constraints on the shallow elastic and anelastic structure of Mars from InSight seismic data - Archive ouverte HAL
Article Dans Une Revue Nature Geoscience Année : 2020

Constraints on the shallow elastic and anelastic structure of Mars from InSight seismic data

P. Lognonné (1) , W. Banerdt , W. Pike (2) , D. Giardini (3) , U. Christensen (4) , R. Garcia , T. Kawamura , S. Kedar , B. Knapmeyer-Endrun (4) , L. Margerin (5) , F. Nimmo (6) , M. Panning (7) , B. Tauzin (8) , J.-R. Scholz (9) , Daniele Antonangeli (10) , S. Barkaoui (9) , Éric Beucler (11) , F. Bissig , N. Brinkman , M. Calvet (5) , S. Ceylan , C. Charalambous , P. Davis , M. van Driel (12) , M. Drilleau (11) , L. Fayon , R. Joshi , B. Kenda , A. Khan , M. Knapmeyer (13) , V. Lekic (14) , J. Mcclean , D. Mimoun (15) , N. Murdoch (15) , L. Pan (8) , C. Perrin (9) , B. Pinot (15) , L. Pou (15) , S. Menina (9) , Sébastien Rodriguez (11) , C. Schmelzbach , N. Schmerr (16) , D. Sollberger , A. Spiga (17) , S. Stähler (3) , A. Stott (2) , E. Stutzmann (9) , S. Tharimena , R. Widmer-Schnidrig (18) , F. Andersson , V. Ansan (11) , C. Béghein , M. Böse , E. Bozdag , J. Clinton , I. Daubar (19) , Pierre Delage (20) , N. Fuji , M. Golombek (19) , M. Grott (21) , A. Horleston , K. Hurst (22) , J. Irving , A. Jacob (9) , J. Knollenberg (23) , S. Krasner , C. Krause (24) , R. Lorenz (25) , C. Michaut (26) , R. Myhill (27) , T. Nissen-Meyer (28) , J. ten Pierick , A.-C. Plesa , C. Quantin-Nataf (8) , J. Robertsson , L. Rochas (29) , M. Schimmel , S. Smrekar (19) , T. Spohn (21) , N. Teanby (27) , J. Tromp (30) , J. Vallade (29) , N. Verdier (29) , C. Vrettos , R. Weber , D. Banfield (31) , E. Barrett , M. Bierwirth (4) , S. Calcutt (32) , N. Compaire (15) , C.L. Johnson , D. Mance , F. Euchner (3) , L. Kerjean (29) , G. Mainsant , A. Mocquet (11) , J. Rodriguez Manfredi , G. Pont , P. Laudet (29) , T. Nebut (9) , S. de Raucourt (9) , O. Robert (9) , C. T. Russell (33) , A. Sylvestre-Baron (29) , S. Tillier (9) , T. Warren , M. Wieczorek (34) , C. Yana (29) , P. Zweifel
1 IPG Paris - Institut de Physique du Globe de Paris
2 Department of Mechanical Engineering [Imperial College London]
3 Institute of Geophysics [ETH Zürich]
4 MPS - Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung = Max Planck Institute for Solar System Research
5 IRAP - Institut de recherche en astrophysique et planétologie
6 Department of Earth and Planetary Sciences [Santa Cruz]
7 UF|Geological - Department of Geological Sciences [Gainesville]
8 LGL-TPE - Laboratoire de Géologie de Lyon - Terre, Planètes, Environnement
9 IPGP (UMR_7154) - Institut de Physique du Globe de Paris
10 IMPMC - Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie
11 LPG - Laboratoire de Planétologie et Géodynamique [UMR 6112]
12 Department of Earth and Environmental Sciences [München]
13 DLR - Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt
14 Berkeley Seismological Laboratory [Berkeley]
15 ISAE-SUPAERO - Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
16 Department of Geology [College Park]
17 LMD - Laboratoire de Météorologie Dynamique (UMR 8539)
18 KIT - Karlsruhe Institute of Technology = Karlsruher Institut für Technologie
19 JPL - Jet Propulsion Laboratory
20 NAVIER UMR 8205 - Laboratoire Navier
21 DLR - German Aerospace Center
22 NASA
23 DLR Institute of Planetary Research
24 University of Potsdam = Universität Potsdam
25 LPL - Lunar and Planetary Laboratory [Tucson]
26 LUTH (UMR_8102) - Laboratoire Univers et Théories
27 School of Earth Sciences [Bristol]
28 Department of Earth Sciences [Oxford]
29 CNES - Centre National d'Études Spatiales [Toulouse]
30 Department of Geosciences [Princeton]
31 Cornell University [New York]
32 University of Oxford
33 EPSS - Department of Earth, Planetary and Space Sciences [Los Angeles]
34 LAGRANGE - Joseph Louis LAGRANGE
P. Lognonné
Institut de Physique du Globe de Paris
CV
W. Banerdt
  • Fonction : Auteur
W. Pike
  • Fonction : Auteur
Department of Mechanical Engineering [Imperial College London]
D. Giardini
Institute of Geophysics [ETH Zürich]
U. Christensen
  • Fonction : Auteur
Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung = Max Planck Institute for Solar System Research
R. Garcia
T. Kawamura
CV
S. Kedar
  • Fonction : Auteur
B. Knapmeyer-Endrun
  • Fonction : Auteur
Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung = Max Planck Institute for Solar System Research
L. Margerin
  • Fonction : Auteur
Institut de recherche en astrophysique et planétologie
F. Nimmo
Department of Earth and Planetary Sciences [Santa Cruz]
M. Panning
Department of Geological Sciences [Gainesville]
B. Tauzin
Laboratoire de Géologie de Lyon - Terre, Planètes, Environnement
J.-R. Scholz
Institut de Physique du Globe de Paris
CV
Daniele Antonangeli
Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie
S. Barkaoui
  • Fonction : Auteur
Institut de Physique du Globe de Paris
Éric Beucler
Laboratoire de Planétologie et Géodynamique [UMR 6112]
CV
F. Bissig
  • Fonction : Auteur
N. Brinkman
  • Fonction : Auteur
M. Calvet
Institut de recherche en astrophysique et planétologie
S. Ceylan
  • Fonction : Auteur
C. Charalambous
P. Davis
  • Fonction : Auteur
M. van Driel
  • Fonction : Auteur
Department of Earth and Environmental Sciences [München]
M. Drilleau
  • Fonction : Auteur
Laboratoire de Planétologie et Géodynamique [UMR 6112]
L. Fayon
  • Fonction : Auteur
R. Joshi
  • Fonction : Auteur
B. Kenda
  • Fonction : Auteur
A. Khan
  • Fonction : Auteur
M. Knapmeyer
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt
V. Lekic
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 922775
Berkeley Seismological Laboratory [Berkeley]
J. Mcclean
  • Fonction : Auteur
D. Mimoun
Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
N. Murdoch
Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
L. Pan
  • Fonction : Auteur
Laboratoire de Géologie de Lyon - Terre, Planètes, Environnement
C. Perrin
Institut de Physique du Globe de Paris
B. Pinot
Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
L. Pou
Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
S. Menina
  • Fonction : Auteur
Institut de Physique du Globe de Paris
Sébastien Rodriguez
Laboratoire de Planétologie et Géodynamique [UMR 6112]
C. Schmelzbach
  • Fonction : Auteur
N. Schmerr
  • Fonction : Auteur
Department of Geology [College Park]
D. Sollberger
  • Fonction : Auteur
A. Spiga
Laboratoire de Météorologie Dynamique (UMR 8539)
CV
S. Stähler
Institute of Geophysics [ETH Zürich]
A. Stott
Department of Mechanical Engineering [Imperial College London]
E. Stutzmann
  • Fonction : Auteur
Institut de Physique du Globe de Paris
S. Tharimena
  • Fonction : Auteur
R. Widmer-Schnidrig
  • Fonction : Auteur
Karlsruhe Institute of Technology = Karlsruher Institut für Technologie
F. Andersson
  • Fonction : Auteur
V. Ansan
Laboratoire de Planétologie et Géodynamique [UMR 6112]
C. Béghein
  • Fonction : Auteur
M. Böse
E. Bozdag
  • Fonction : Auteur
J. Clinton
  • Fonction : Auteur
I. Daubar
Jet Propulsion Laboratory
Pierre Delage
Laboratoire Navier
N. Fuji
  • Fonction : Auteur
M. Golombek
Jet Propulsion Laboratory
M. Grott
German Aerospace Center
A. Horleston
K. Hurst
NASA
J. Irving
  • Fonction : Auteur
A. Jacob
Institut de Physique du Globe de Paris
J. Knollenberg
  • Fonction : Auteur
DLR Institute of Planetary Research
S. Krasner
  • Fonction : Auteur
C. Krause
  • Fonction : Auteur
University of Potsdam = Universität Potsdam
R. Lorenz
Lunar and Planetary Laboratory [Tucson]
C. Michaut
Laboratoire Univers et Théories
R. Myhill
  • Fonction : Auteur
School of Earth Sciences [Bristol]
T. Nissen-Meyer
  • Fonction : Auteur
Department of Earth Sciences [Oxford]
J. ten Pierick
  • Fonction : Auteur
A.-C. Plesa
  • Fonction : Auteur
C. Quantin-Nataf
Laboratoire de Géologie de Lyon - Terre, Planètes, Environnement
J. Robertsson
  • Fonction : Auteur
L. Rochas
  • Fonction : Auteur
Centre National d'Études Spatiales [Toulouse]
M. Schimmel
  • Fonction : Auteur
S. Smrekar
Jet Propulsion Laboratory
T. Spohn
German Aerospace Center
N. Teanby
  • Fonction : Auteur
School of Earth Sciences [Bristol]
J. Tromp
  • Fonction : Auteur
Department of Geosciences [Princeton]
J. Vallade
  • Fonction : Auteur
Centre National d'Études Spatiales [Toulouse]
N. Verdier
  • Fonction : Auteur
Centre National d'Études Spatiales [Toulouse]
C. Vrettos
R. Weber
  • Fonction : Auteur
D. Banfield
Cornell University [New York]
E. Barrett
  • Fonction : Auteur
M. Bierwirth
  • Fonction : Auteur
Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung = Max Planck Institute for Solar System Research
S. Calcutt
  • Fonction : Auteur
University of Oxford
N. Compaire
  • Fonction : Auteur
Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
C.L. Johnson
  • Fonction : Auteur
D. Mance
  • Fonction : Auteur
F. Euchner
  • Fonction : Auteur
Institute of Geophysics [ETH Zürich]
L. Kerjean
  • Fonction : Auteur
Centre National d'Études Spatiales [Toulouse]
G. Mainsant
  • Fonction : Auteur
A. Mocquet
Laboratoire de Planétologie et Géodynamique [UMR 6112]
CV
J. Rodriguez Manfredi
  • Fonction : Auteur
G. Pont
  • Fonction : Auteur
P. Laudet
  • Fonction : Auteur
Centre National d'Études Spatiales [Toulouse]
T. Nebut
  • Fonction : Auteur
Institut de Physique du Globe de Paris
S. de Raucourt
  • Fonction : Auteur
Institut de Physique du Globe de Paris
O. Robert
  • Fonction : Auteur
Institut de Physique du Globe de Paris
C. T. Russell
  • Fonction : Auteur
Department of Earth, Planetary and Space Sciences [Los Angeles]
A. Sylvestre-Baron
  • Fonction : Auteur
Centre National d'Études Spatiales [Toulouse]
S. Tillier
  • Fonction : Auteur
Institut de Physique du Globe de Paris
T. Warren
  • Fonction : Auteur
M. Wieczorek
Joseph Louis LAGRANGE
CV
C. Yana
  • Fonction : Auteur
Centre National d'Études Spatiales [Toulouse]
P. Zweifel
  • Fonction : Auteur

Résumé

Mars’s seismic activity and noise have been monitored since January 2019 by the seismometer of the InSight (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) lander. At night, Mars is extremely quiet; seismic noise is about 500 times lower than Earth’s microseismic noise at periods between 4 s and 30 s. The recorded seismic noise increases during the day due to ground deformations induced by convective atmospheric vortices and ground-transferred wind-generated lander noise. Here we constrain properties of the crust beneath InSight, using signals from atmospheric vortices and from the hammering of InSight’s Heat Flow and Physical Properties (HP3) instrument, as well as the three largest Marsquakes detected as of September 2019. From receiver function analysis, we infer that the uppermost 8–11 km of the crust is highly altered and/or fractured. We measure the crustal diffusivity and intrinsic attenuation using multiscattering analysis and find that seismic attenuation is about three times larger than on the Moon, which suggests that the crust contains small amounts of volatiles.

Mots clés

Mars Internal Structure SEIS

Domaines

Planétologie et astrophysique de la terre [astro-ph.EP] Géophysique [physics.geo-ph]
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Soumis le : vendredi 29 mai 2020-13:11:46

Dernière modification le : jeudi 19 décembre 2024-16:50:04

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Dates et versions

hal-02526740 , version 1 (29-05-2020)

Identifiants

Citer

P. Lognonné, W. Banerdt, W. Pike, D. Giardini, U. Christensen, et al.. Constraints on the shallow elastic and anelastic structure of Mars from InSight seismic data. Nature Geoscience, 2020, 13 (3), pp.213-220. ⟨10.1038/s41561-020-0536-y⟩. ⟨hal-02526740⟩

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