Aujourd'hui, il est bien entendu que Mars est une planète froide, sèche et géologiquement morte. Cependant, il y a des milliards d'années, alors qu'elle était encore jeune, la planète possédait une atmosphère plus dense et avait de l'eau liquide à sa surface. Il y a des millions d'années, il a également connu une quantité importante d'activité volcanique, ce qui a entraîné la formation de ses caractéristiques massives - comme Olympus Mons, le plus grand volcan du système solaire.
Jusqu'à récemment, les scientifiques ont compris que l'activité volcanique martienne était provoquée par des sources autres que le mouvement tectonique, dont la planète était dépourvue depuis des milliards d'années. Cependant, après avoir mené une étude sur des échantillons de roches martiennes, une équipe de chercheurs du Royaume-Uni et des États-Unis a conclu qu'il y a des éons, Mars était plus volcaniquement active qu'on ne le pensait.
Leur étude, intitulée «Prendre le pouls de Mars via la datation d'un volcan alimenté par un panache», a récemment paru dans la revue scientifique Communications Nature. Dirigée par Benjamin Cohen, chercheur au Scottish Universities Environmental Research Center (SUERC) et à la School of Geographical and Earth Sciences de l'Université de Glasgow, l'équipe a effectué une analyse du passé volcanique de Mars à l'aide d'échantillons de météorites martiennes.
Sur Terre, la majorité du volcanisme est le résultat de la tectonique des plaques, qui est entraînée par la convection dans le manteau terrestre. Mais sur Mars, la majorité de l'activité volcanique est le résultat de panaches du manteau, qui sont des remontées de magma très localisées qui s'élèvent du plus profond du manteau. Cela est dû au fait que la surface de Mars est restée statique et fraîche au cours des derniers milliards d'années.
Pour cette raison, les volcans martiens (bien que similaires en morophologie pour protéger les volcans sur Terre), atteignent des tailles beaucoup plus grandes que ceux sur Terre. Olympus Mons, par exemple, n'est pas seulement le plus grand volcan bouclier de Mars, mais le plus grand du système solaire. Alors que la plus haute montagne de la Terre - le mont. Everest - mesure 8 848 m (29 029 pieds), Olympus Mons mesure environ 22 km (13,6 mi) ou 72 000 pieds.
Pour les besoins de leur étude, le Dr Cohen et ses collègues ont utilisé des techniques de datation radioscopique, qui sont couramment utilisées pour déterminer l'âge et le taux d'éruption des volcans sur Terre. Cependant, de telles techniques n'ont pas été utilisées auparavant pour les volcans boucliers sur Mars. En conséquence, l'étude de l'équipe sur des échantillons de météorites martiennes a été la première analyse détaillée des taux de croissance dans les volcans martiens.
Les six échantillons qu'ils ont examinés sont connus sous le nom de nakhlites, une classe de météorite martienne qui s'est formée à partir du magma basaltique il y a environ 1,3 milliard d'années. Ceux-ci sont arrivés sur Terre il y a environ 11 millions d'années après avoir été projetés de la face de Mars par un événement d'impact. En effectuant une analyse des météorites martiennes, l'équipe a pu découvrir environ 90 millions d'années de nouvelles informations sur le passé volcanique de Mars.
Comme le Dr Cohen l'a expliqué dans un communiqué de presse de l'Université de Glasgow:
«Nous savons par des études antérieures que les météorites de nakhlite sont des roches volcaniques, et le développement de techniques de datation au cours des dernières années a fait des nakhlites des candidats parfaits pour nous aider à en savoir plus sur les volcans sur Mars.»
La première étape a été de démontrer que les échantillons de roche étaient bien d'origine martienne, ce que l'équipe a confirmé en mesurant leur exposition au rayonnement cosmogénique. À partir de cela, ils ont déterminé que les roches ont été expulsées de la surface martienne il y a 11 millions d'années, probablement à la suite d'un impact sur la surface martienne. Ils ont ensuite appliqué une technique radioscopique de haute précision appelée 40Ar /39Ar datant.
Cela consistait à utiliser un spectromomère de masse de gaz noble pour mesurer la quantité d'argon accumulée dans les échantillons, qui est le résultat de la désintégration radioactive naturelle du potassium. Ils ont ainsi pu obtenir pour 90 millions d'années de nouvelles informations sur la surface martienne. Les résultats de leur analyse ont indiqué qu'il existe des différences significatives dans l'histoire volcanique entre la Terre et Mars. Comme l'a expliqué le Dr Cohen:
«Nous avons constaté que les nakhlites se sont formées à partir d'au moins quatre éruptions au cours de 90 millions d'années. C'est un temps très long pour un volcan, et beaucoup plus long que la durée des volcans terrestres, qui ne sont généralement actifs que pendant quelques millions d'années. Et cela ne fait qu'effleurer la surface du volcan, car seule une très petite quantité de roche aurait été éjectée par le cratère d'impact - le volcan doit donc avoir été actif pendant beaucoup plus longtemps. »
De plus, l'équipe a également pu déterminer de quels volcans provenaient leurs échantillons de roche. Des études antérieures menées par la NASA ont révélé plusieurs candidats pour l'éventuel cratère source de nakhlite. Cependant, un seul des emplacements correspondait à leurs résultats en termes d'âge des éruptions volcaniques et de l'impact qui aurait éjecté les échantillons dans l'espace.
Ce cratère particulier (qui est actuellement sans nom) est situé dans les plaines volcaniques connues sous le nom d'Elysium Planitia, à environ 900 km (560 mi) du sommet du volcan Elysium Mons - qui culmine à 12,6 km (7,8 mi) de hauteur. Il est également situé à environ 2000 km (1243 mi) au nord de l'endroit où se trouve actuellement le rover NASA Curiosity. Comme l'a expliqué Cohen, la NASA possède des images satellite merveilleusement détaillées de ce cratère particulier.
"Il mesure 6,5 km de large et a préservé les rayons éjectés des débris", a-t-il déclaré. «Et nous avons pu voir plusieurs bandes horizontales sur les parois du cratère - ce qui indique que les roches forment des couches, chaque couche étant interprétée comme une coulée de lave distincte. Cette étude a pu fournir une image plus claire de l'histoire des météorites nakhlites, et à son tour des plus grands volcans du système solaire. »
À l'avenir, des exemples de missions de retour et d'équipage sur Mars clarifieront encore davantage cette image. Étant donné que Mars, comme la Terre, est une planète terrestre, connaître tout ce que nous pouvons sur son histoire géologique améliorera en fin de compte notre compréhension de la formation des planètes rocheuses du système solaire. En bref, plus nous en saurons sur l'histoire volcanique de Mars, plus nous pourrons en apprendre davantage sur la formation et l'évolution du système solaire.
