Un volcanisme récent sur Mars révèle une planète plus active qu'on ne le pensait auparavant

Une vaste plaine « sans relief » sur Mars a surpris les chercheurs en révélant un passé géologique beaucoup plus tumultueux que prévu, selon une étude menée par des chercheurs de l'Université de l'Arizona. D'énormes quantités de lave ont jailli de nombreuses fissures il y a à peine 1 million d'années, recouvrant une zone presque aussi grande que l'Alaska et interagissant avec l'eau dans et sous la surface, entraînant de grandes inondations qui ont creusé de profonds canaux.

Manquant de tectonique des plaques – des morceaux de croûte mobiles qui remodèlent constamment la surface de la Terre – Mars a longtemps été considérée comme une planète géologiquement « morte » où il ne se passe pas grand-chose. Des découvertes récentes amènent cependant les chercheurs à remettre en question cette notion. L'année dernière, une équipe de planétologues, également à l'UArizona, a présenté la preuve d'un panache géant du manteau sous la région d'Elysium Planitia, provoquant une activité volcanique et sismique intense dans un passé relativement récent.

Dans l'étude la plus récente, une équipe dirigée par Joana Voigt et Christopher Hamilton du laboratoire lunaire et planétaire de l'UArizona a combiné des images d'engins spatiaux et des mesures de radar pénétrant dans le sol pour reconstruire en détail en trois dimensions chaque coulée de lave individuelle dans Elysium Planitia. L'enquête approfondie a révélé et documenté plus de 40 événements volcaniques, l'un des flux les plus importants ayant rempli une vallée nommée Athabasca Valles avec près de 1 000 milles cubes de basalte.

“Elysium Planitia est le terrain volcanique le plus jeune de la planète, et son étude nous aide à mieux comprendre le passé de Mars ainsi que l'histoire hydrologique et volcanique récente”, écrivent les auteurs dans leur article. Bien qu'aucune activité volcanique n'ait jusqu'à présent été observée sur Mars, “Elysium Planitia était volcaniquement beaucoup plus actif qu'on ne le pensait auparavant et pourrait même être encore volcaniquement vivant aujourd'hui”, a déclaré Voigt, le premier auteur de l'étude publiée dans le journal. Journal de recherche géophysique : Planètes. Une pléthore de séismes sur Mars enregistrés par l'atterrisseur InSight de la NASA entre 2018 et 2022 ont prouvé que sous sa surface, la planète rouge est tout sauf morte.

“Notre étude fournit le récit le plus complet du volcanisme géologiquement récent sur une planète autre que la Terre”, a déclaré Hamilton, professeur agrégé au LPL. “C'est la meilleure estimation de la jeune activité volcanique de Mars depuis environ 120 millions d'années, ce qui correspond à l'époque où les dinosaures parcouraient la Terre à leur apogée jusqu'à présent.”

Les résultats ont des implications pour la recherche visant à déterminer si Mars aurait pu abriter de la vie à un moment donné de son histoire, selon les auteurs. Elysium Planitia a connu plusieurs grandes inondations d'eau, et il est prouvé que la lave déversée a interagi avec l'eau ou la glace, façonnant le paysage de manière spectaculaire. À travers Elysium Planitia, Voigt et ses co-auteurs ont trouvé de nombreuses preuves d'explosions de vapeur, des interactions qui présentent un grand intérêt pour les astrobiologistes car elles pourraient avoir créé des environnements hydrothermaux propices à la vie microbienne.

L'équipe a utilisé des images de la caméra Context à bord du Reconnaissance Orbiter, ou MRO de la NASA, combinées à des images de résolution encore plus élevée de la caméra HiRISE dirigée par l'UArizona de MRO dans des zones sélectionnées. Pour obtenir des informations topographiques, ils ont profité des enregistrements de données de l'altimètre laser Mars Orbiter sur un autre vaisseau spatial de la NASA, Mars Global Surveyor. Ces données d'enquête ont ensuite été combinées avec des mesures radar souterraines prises avec la sonde Shallow Radar, ou SHARAD, de la NASA.

“Avec SHARAD, nous avons pu regarder jusqu'à 140 mètres (460 pieds) sous la surface”, a déclaré Voigt, qui a terminé l'étude dans le cadre de l'obtention de son doctorat à l'UArizona. Elle est maintenant chercheuse postdoctorale au Jet Propulsion Laboratory, ou JPL, de Caltech, à Pasadena, en Californie.

“La combinaison des ensembles de données nous a permis de reconstruire une vue tridimensionnelle de la zone d'étude, y compris la topographie avant que la lave n'éclate de plusieurs fissures et remplisse des bassins et des canaux précédemment creusés par l'eau courante”, a ajouté Voigt.

On pense que l’intérieur de Mars est très différent de celui de la Terre, et une reconstruction détaillée de ses caractéristiques géologiques donne aux scientifiques un aperçu des processus qui l’ont façonné dans le passé. La relation entre les volcans et la structure de la croûte martienne est essentielle pour comprendre les conditions paléoenvironnementales de la planète, a déclaré Hamilton. En plus de l’eau contenue dans le magma qui est rejetée dans l’atmosphère puis gèle à la surface, une éruption volcanique peut permettre un rejet catastrophique d’eaux souterraines à la surface.

“Lorsqu'il y a une fissure dans la croûte martienne, l'eau peut couler à la surface”, a expliqué Hamilton. “En raison de la faible pression atmosphérique, cette eau est susceptible de littéralement s'évanouir. Mais s'il y a suffisamment d'eau qui sort pendant cette période, vous pouvez obtenir une énorme inondation qui traverse le paysage et sculpte ces énormes caractéristiques qui nous voyons.”

Comprendre comment l'eau s'est déplacée sur Mars dans le passé et où elle se trouve aujourd'hui est une question du « Saint Graal », selon les auteurs. Étant donné que les régions équatoriales, où se trouve Elysium Planitia, sont beaucoup plus faciles à atterrir que les latitudes plus élevées de la planète, la présence d'eau et la compréhension des mécanismes de sa libération éclairent les futures missions humaines, qui dépendront de manière cruciale de cette ressource.

“Elysium Planitia est l'endroit idéal pour tenter de comprendre le lien entre ce que nous voyons à la surface et la dynamique intérieure qui s'est manifestée à travers les éruptions volcaniques”, a déclaré Voigt. “J'ai prêté beaucoup d'attention aux détails des surfaces de lave pour essayer de démêler les différents événements éruptifs et de reconstituer toute l'histoire de ces entités géologiques.”

L’équipe prévoit de continuer à tirer parti d’ensembles de données vastes et complexes obtenus avec différentes méthodes d’imagerie pour créer des informations tridimensionnelles très détaillées sur la surface martienne et ce qui se trouve en dessous, combinées à une séquence temporelle d’événements survenus dans d’autres régions volcaniquement actives.

Voigt a comparé les surfaces de coulées de lave à « des livres ouverts qui fournissent une mine d'informations sur la façon dont elles sont apparues si vous savez les lire.

“Ces zones qui étaient autrefois considérées comme sans relief et ennuyeuses, comme Elysium Planitia, je pense qu'elles contiennent beaucoup de secrets et qu'elles veulent être lues”, a-t-elle déclaré.