Jusqu’à il y a quelques semaines, Mars était une planète morte. Les dernières éruptions volcaniques y ont eu lieu il y a des milliards d’années et la grande majorité des experts pensaient que depuis lors, les entrailles de la planète étaient pratiquement immobiles.
Cependant, une étude révolutionnaire publiée lundi a complètement modifié ce point de vue. Le document analyse les données de plusieurs sondes orbitales et aussi des dizaines de tremblements de mars capturés par Insight, le vaisseau spatial de la NASA perché près de l’équateur de la planète rouge, qui a été le premier satellite à enregistrer des mouvements sismiques sur Mars.
Les conclusions de l’étude sont concluantes : le sous-sol d’Elysium Planitia, l’une des plus grandes plaines martiennes, contient une zone d’activité volcanique d’un diamètre d’environ 4 000 kilomètres (2 485 miles), une zone similaire à la taille de l’Europe occidentale. L’étude note que Mars est maintenant devenue la troisième planète à l’intérieur du système solaire avec un volcanisme actif connu, avec la Terre et Vénus.
Les travaux ont été menés par Adrien Broquet et Jeff Andrews-Hanna, scientifiques du Lunar and Planetary Laboratory de l’Université d’Arizona. Les deux ont analysé différents ensembles de données enregistrées par des sondes qui ont passé des décennies à analyser la planète rouge, telles que Mars Global Surveyor et Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA.
Associées à d’autres missions, ces analyses ont permis de composer des cartes topographiques détaillées, ainsi que d’étudier l’évolution de l’attraction gravitationnelle exercée par la planète, qui dépend de la composition des couches superficielle et centrale. En ajoutant les découvertes récentes d’Insight, les deux chercheurs concluent que l’explication la plus plausible de l’activité sismique est l’existence d’un énorme panache du manteau dans cette partie de Mars – un grand conduit rocheux reliant le manteau inférieur de la planète à sa croûte externe.
Le panache est de 100º à 300º degrés Celsius (212º à 572º degrés Farenheit) plus chaud que le reste de la planète, donc bien qu’il soit à l’état solide, il s’écoule lentement vers le haut. La tête de ce panache se situerait entre 25 et 200 kilomètres de profondeur. S’il atteignait une distance d’environ 10 kilomètres de la surface, le panache pourrait chauffer la croûte jusqu’au point de fusion, provoquant une éruption de lave. Selon les auteurs de l’étude publiée dans Astronomie naturellela forte activité sismique capturée par Insight indique que cette zone “est active” et qu’il peut déjà y avoir des dépôts de lave dans le sous-sol.
Broquet explique : « Dans d’autres travaux de notre groupe, nous avons trouvé l’exemple le plus récent de volcanisme dans l’histoire de Mars ; un petit dépôt de cendres d’environ 20 kilomètres de diamètre en plein centre du panache du manteau. Il a environ 50 000 ans, c’est-à-dire hier en termes géologiques. Tout cela nous dit que cette région est active aujourd’hui.
“Notre découverte implique qu’il pourrait y avoir une éruption sur Mars”
En 1990, une équipe de scientifiques a simulé un panache du manteau à l’aide d’une boîte remplie de sirop de différentes densités. L’une des formes créées ressemble à ce qui doit se passer maintenant dans la croûte de Mars, avec la tête arrondie du panache, ressemblant à un champignon, poussant à travers la croûte de la planète rouge. La pression peut former des dépôts de magma dans la croûte et déclencher des éruptions à des échelles de temps géologiques, explique Andrews-Hanna, co-auteur de l’article. « Notre découverte implique qu’il pourrait y avoir une éruption sur Mars ; cela pourrait être aujourd’hui ou dans un million d’années environ, ce qui est très court à ces échelles. C’est certainement la région la plus intéressante sur Mars aujourd’hui.
La pression du panache sur la croûte de la planète a provoqué une forme bombée dans toute la région qui s’élève du terrain environnant d’un à deux kilomètres. Il a également provoqué un vaste réseau de fissures et de failles connu sous le nom de fosse Cerberus, la plus longue du genre sur la planète avec environ 1 300 kilomètres de long.
Ce volcanisme sur Mars est à la fois similaire et différent de celui de la Terre. Le même processus de panaches du manteau et de points chauds se produit dans des endroits comme Hawaï ou les îles Canaries. Comme sur Terre il y a des plaques tectoniques qui se déplacent comme d’immenses radeaux sur le manteau, les panaches provoquent des éruptions qui créent des chaînes d’îles. Sur Mars, il n’y a pas de tectonique des plaques, donc les éruptions possibles sont concentrées en un seul point.
Le panache du manteau découvert sur Mars est beaucoup plus grand que tout ce qui a jamais existé sur Terre, bien que ses temps d’émergence et d’éruption soient beaucoup plus longs parce que Mars est plus froid et a moins de gravitéétant plus petit que la Terre.
Broquet compare ces découvertes à celles des années 1970, lorsque les expériences sismiques menées par le vaisseau spatial Apollo – y compris le déclenchement de bombes – ont révélé que la Lune n’était pas un satellite inerte mais abrite un noyau de roche en fusion. « La plupart voient également Mars comme un petit monde froid et mort, mais la découverte de ce grand panache du manteau est un changement de paradigme. Aucun modèle n’avait prédit l’existence d’un volcanisme actif sur Mars, nous allons donc devoir réécrire l’histoire géologique de la planète pour expliquer comment elle a pu se former.
Les nouvelles données impliquent qu’Insight plane au-dessus du panache volcanique, bien que cela ne modifie peut-être pas beaucoup son sort. Le vaisseau spatial se trouve à l’extrémité ouest de la zone active, loin de son centre, et la lave coulerait vers l’est, ce qui rend peu probable qu’une éruption puisse l’endommager de quelque manière que ce soit. «Nos plans ne vont pas beaucoup changer», déclare Simon Stahler, géophysicien à l’EPF impliqué dans la mission Insight. « La sonde est sur le point de manquer de puissance à cause de la saleté accumulée sur les panneaux solaires. Ce que nous pouvons faire jusqu’à ce que les batteries meurent, c’est de réévaluer notre façon de mesurer les tremblements de terre pour tenir compte de l’existence de ce panache. Les ondes sismiques se propagent plus rapidement lorsque le sol est froid. Jusqu’à présent, nous supposions que la température était uniforme, mais maintenant nous savons qu’il existe une grande zone plus chaude.”
Sur Terre, le volcanisme est l’un des principaux moteurs du changement climatique et des catastrophes naturelles. La extinction des dinosaures Il y a environ 65 millions d’années, on pense qu’elle était due en partie à une éruption massive qui a duré près d’un million d’années et refroidi la Terre. Ceci, dit Stahler, serait “impossible” sur Mars, car le volcanisme y est trop lent. “En tout cas, c’est une découverte importante de constater que la planète n’est pas morte”, ajoute-t-il.
L’étude a deux implications importantes pour l’avenir exploration robotique et humaine sur Mars. On pense que s’il y a de la vie sur la planète rouge, elle doit être sous la forme de microbes s’abritant sous la surface pour échapper au rayonnement élevé. Le fait qu’il y ait du volcanisme et des températures plus élevées peut en faire une zone plus hospitalière pour de tels organismes et donc un bon endroit pour envoyer de futurs missions robotiques. Ces nouvelles informations sont également susceptibles d’influencer la conception des futures missions habitées vers Mars : Elysium Planitia est actuellement le seul endroit connu où une base géothermique fonctionnelle pourrait être créée pour fournir de la chaleur et de l’énergie aux astronautes.
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