La croûte de Mars plus complexe et évoluée qu’on ne le pensait

La surface martienne est uniformément basaltique, un produit de milliards d’années de volcanisme et de coulée de lave à la surface qui s’est finalement refroidie. Parce que Mars n’a pas subi de remodelage de surface à grande échelle comme le déplacement des continents sur Terre, les scientifiques avaient pensé que l’histoire de la croûte de Mars était une histoire relativement simple.

Mais dans une nouvelle étude, les chercheurs ont trouvé des endroits dans l’hémisphère sud de la planète rouge avec de plus grandes concentrations de silicium, un élément chimique, que ce à quoi on pourrait s’attendre dans un cadre purement basaltique. La concentration de silice avait été exposée par des roches spatiales qui ont percuté Mars, creusant des matériaux incrustés à des kilomètres sous la surface et révélant un passé caché.

“Il y a plus de silice dans la composition qui fait que les roches ne sont pas du basalte, mais ce que nous appelons une composition plus évoluée”, explique Valérie Payré, professeure adjointe au Département des sciences de la Terre et de l’environnement de l’Université de l’Iowa et auteur correspondant de l’étude. “Cela nous dit comment la croûte formée sur Mars est définitivement plus complexe que ce que nous savions. Il s’agit donc davantage de comprendre ce processus, et surtout ce que cela signifie pour la formation de la croûte terrestre.”

Les scientifiques pensent que Mars s’est formée il y a environ 4,5 milliards d’années. La façon exacte dont la planète rouge a vu le jour est un mystère, mais il existe des théories. Une idée est que Mars s’est formé via une collision titanesque de roches dans l’espace qui, avec sa chaleur intense, a engendré un état entièrement liquéfié, également connu sous le nom d’océan de magma. L’océan de magma s’est progressivement refroidi, selon la théorie, donnant une croûte, comme une couche de peau, qui serait singulièrement basaltique.

Une autre théorie est que l’océan de magma n’englobait pas tout et que certaines parties de la première croûte sur Mars avaient une origine différente, celle qui montrerait des concentrations de silice différentes du basaltique.

Payré et ses partenaires de recherche ont analysé les données recueillies par Mars Reconnaissance Orbiter pour l’hémisphère sud de la planète, qui, selon des recherches antérieures, était la région la plus ancienne. Les chercheurs ont trouvé neuf endroits – tels que des cratères et des fractures dans le terrain – qui étaient riches en feldspath, un minéral associé aux coulées de lave qui sont plus siliciques que basaltiques.

“C’était le premier indice”, dit Payré. “C’est parce que les terrains sont riches en feldspath que nous y avons exploré les concentrations de silice.”

Le feldspath avait déjà été trouvé dans d’autres régions de Mars, mais une analyse plus approfondie a montré que la composition chimique de ces régions était plus basaltique. Cela n’a pas découragé les chercheurs, qui se sont tournés vers un autre instrument, appelé THEMIS, qui peut détecter les concentrations de silice grâce aux réflexions de longueur d’onde infrarouge de la surface martienne. Avec les données de THEMIS, l’équipe a déterminé que le terrain à leurs emplacements choisis était plus silicique que basaltique.

Ajoutant plus de crédibilité à leurs observations, des météorites telles que l’Erg Chech 002, découverte dans le Sahara et datant approximativement de la naissance du système solaire, montrent des compositions siliciques et minérales similaires à celles que l’équipe a observées dans les neuf emplacements sur Mars.

Les chercheurs ont également daté la croûte à environ 4,2 milliards d’années, ce qui en ferait la plus ancienne croûte trouvée sur Mars à ce jour.

Payré dit qu’elle a été légèrement surprise de la découverte.

“Il y a eu des rovers en surface qui ont observé des roches plus siliciques que basaltiques”, dit-elle. “Donc, il y avait des idées selon lesquelles la croûte pourrait être plus silicique. Mais nous n’avons jamais su, et nous ne savons toujours pas, comment la première croûte s’est formée, ou quel âge elle a, donc c’est encore une sorte de mystère.”

Alors que l’origine crustale de Mars reste obscure, l’histoire crustale de la Terre est encore moins claire, car tous les vestiges de la croûte originelle de notre planète ont été effacés depuis longtemps en raison du déplacement des plaques continentales pendant des milliards d’années. Pourtant, la découverte peut offrir un aperçu des origines de la Terre.

“Nous ne connaissons pas la croûte de notre planète depuis le début, nous ne savons même pas quand la vie est apparue pour la première fois”, dit Payré. “Beaucoup pensent que les deux pourraient être liés. Ainsi, comprendre à quoi ressemblait la croûte il y a longtemps pourrait nous aider à comprendre toute l’évolution de notre planète.”

Payré a mené la recherche en tant que chercheur postdoctoral à la Northern Arizona University. Elle a rejoint l’UI en août.

L’étude, “Une croûte précoce évoluée exposée sur Mars révélée par spectroscopie”, a été publiée en ligne le 4 novembre dans la revue Lettres de recherche géophysique.

Les auteurs collaborateurs sont Mark Salvatore et Christopher Edwards du nord de l’Arizona.

La NASA a financé la recherche, par le biais du programme de scientifiques participants du Mars Science Laboratory et du projet Mars Odyssey THEMIS.