Les observations orbitales révèlent la présence d’un énorme panache du manteau poussant la surface de Mars vers le haut et entraînant une intense activité volcanique et sismique


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  • Sur Terre, le déplacement des plaques tectoniques remanie la surface de la planète et crée un intérieur dynamique, de sorte que l’absence de tels processus sur Mars a conduit beaucoup à la considérer comme une planète morte, où il ne s’est pas passé grand-chose au cours des 3 derniers milliards d’années.

    Dans le numéro actuel de Astronomie naturelle, des scientifiques de l’Université de l’Arizona remettent en question les vues actuelles sur l’évolution géodynamique martienne avec un rapport sur la découverte d’un panache actif du manteau poussant la surface vers le haut et provoquant des tremblements de terre et des éruptions volcaniques. La découverte suggère que la surface trompeusement calme de la planète pourrait cacher un intérieur plus tumultueux qu’on ne le pensait auparavant.

    « Notre étude présente plusieurs sources de preuves qui révèlent la présence d’un panache géant du manteau actif sur Mars d’aujourd’hui », a déclaré Adrien Broquet, chercheur postdoctoral au UArizona Lunar and Planetary Laboratory et co-auteur de l’étude avec Jeff Andrews. -Hanna, professeur agrégé de sciences planétaires au LPL.

    Les panaches du manteau sont de grandes masses de roche chaude et flottante qui s’élèvent du plus profond d’une planète et poussent à travers sa couche intermédiaire – le manteau – pour atteindre la base de sa croûte, provoquant des tremblements de terre, des failles et des éruptions volcaniques. La chaîne d’îles d’Hawaï, par exemple, s’est formée alors que la plaque du Pacifique dérivait lentement sur un panache du manteau.

    « Nous avons des preuves solides de l’activité des panaches du manteau sur Terre et Vénus, mais cela n’est pas prévu sur un petit monde soi-disant froid comme Mars », a déclaré Andrews-Hanna. « Mars était la plus active il y a 3 à 4 milliards d’années, et l’opinion dominante est que la planète est essentiellement morte aujourd’hui. »

    « Une énorme quantité d’activité volcanique au début de l’histoire de la planète a construit les plus hauts volcans du système solaire et recouvert la majeure partie de l’hémisphère nord de dépôts volcaniques », a déclaré Broquet. « Le peu d’activité qui s’est produite dans l’histoire récente est généralement attribuée à des processus passifs sur une planète en refroidissement. »

    Les chercheurs ont été attirés par une quantité surprenante d’activité dans une région autrement indescriptible de Mars appelée Elysium Planitia, une plaine située dans les basses terres du nord de Mars près de l’équateur. Contrairement à d’autres régions volcaniques sur Mars, qui n’ont pas connu d’activité majeure depuis des milliards d’années, Elysium Planitia a connu de grandes éruptions au cours des 200 derniers millions d’années.

    « Des travaux antérieurs de notre groupe ont trouvé des preuves à Elysium Planitia de la plus jeune éruption volcanique connue sur Mars », a déclaré Andrews-Hanna. « Il a créé une petite explosion de cendres volcaniques il y a environ 53 000 ans, ce qui en temps géologique est essentiellement hier. »

    Le volcanisme à Elysium Planitia provient du Cerberus Fossae, un ensemble de jeunes fissures qui s’étendent sur plus de 800 milles à travers la surface martienne. Récemment, l’équipe InSight de la NASA a découvert que presque tous les tremblements de terre martiens, ou tremblements de terre, émanent de cette seule région. Bien que cette jeune activité volcanique et tectonique ait été documentée, la cause sous-jacente restait inconnue.

    Sur Terre, le volcanisme et les tremblements de terre ont tendance à être associés soit aux panaches du manteau, soit à la tectonique des plaques, le cycle mondial de la dérive des continents qui recycle continuellement la croûte.

    « Nous savons que Mars n’a pas de tectonique des plaques, nous avons donc cherché à savoir si l’activité que nous voyons dans la région de Cerberus Fossae pourrait être le résultat d’un panache du manteau », a déclaré Broquet.

    Les panaches du manteau, qui peuvent être considérés comme analogues à des gouttes de cire chaudes s’élevant dans des lampes à lave. révéler leur présence sur Terre à travers une séquence classique d’événements. Le matériau chaud du panache pousse contre la surface, soulevant et étirant la croûte. La roche en fusion du panache éclate ensuite sous forme de basaltes inondés qui créent de vastes plaines volcaniques.

    Lorsque l’équipe a étudié les caractéristiques d’Elysium Planitia, elle a trouvé des preuves de la même séquence d’événements sur Mars. La surface a été soulevée de plus d’un mile, ce qui en fait l’une des régions les plus élevées des vastes basses terres du nord de Mars. Des analyses de variations subtiles du champ de gravité ont indiqué que ce soulèvement est soutenu depuis les profondeurs de la planète, ce qui est cohérent avec la présence d’un panache du manteau.

    D’autres mesures ont montré que le fond des cratères d’impact est incliné dans la direction du panache, soutenant davantage l’idée que quelque chose a poussé la surface vers le haut après la formation des cratères. Enfin, lorsque les chercheurs ont appliqué un modèle tectonique à la région, ils ont constaté que la présence d’un panache géant, large de 2 500 milles, était le seul moyen d’expliquer l’extension responsable de la formation du Cerberus Fossae.

    « En ce qui concerne ce que vous vous attendez à voir avec un panache de manteau actif, Elysium Planitia coche toutes les bonnes cases », a déclaré Broquet, ajoutant que la découverte pose un défi aux modèles utilisés par les planétologues pour étudier l’évolution thermique des planètes. « Ce panache du manteau a affecté une zone de Mars à peu près équivalente à celle de la zone continentale des États-Unis. Les études futures devront trouver un moyen de tenir compte d’un très grand panache du manteau qui n’était pas censé être là.

    « Nous avions l’habitude de penser qu’InSight avait atterri dans l’une des régions les plus géologiquement ennuyeuses de Mars – une belle surface plane qui devrait être à peu près représentative des basses terres de la planète », a ajouté Broquet. « Au lieu de cela, notre étude démontre qu’InSight a atterri juste au-dessus d’une tête de panache active. »

    La présence d’un panache actif affectera les interprétations des données sismiques enregistrées par InSight, qui doivent désormais tenir compte du fait que cette région est loin de la normale pour Mars.

    « Avoir un panache de manteau actif sur Mars aujourd’hui est un changement de paradigme pour notre compréhension de l’évolution géologique de la planète », a déclaré Broquet, « similaire à l’époque où les analyses des mesures sismiques enregistrées pendant l’ère Apollo ont démontré que le noyau de la lune était en fusion ».

    Leurs découvertes pourraient également avoir des implications pour la vie sur Mars, selon les auteurs. La région étudiée a connu des inondations d’eau liquide dans son passé géologique récent, bien que la cause soit restée un mystère. La même chaleur du panache qui alimente l’activité volcanique et sismique en cours pourrait également faire fondre la glace pour provoquer les inondations – et provoquer des réactions chimiques qui pourraient maintenir la vie profondément sous terre.

    « Les microbes sur Terre prospèrent dans des environnements comme celui-ci, et cela pourrait également être vrai sur Mars », a déclaré Andrews-Hanna, ajoutant que la découverte va au-delà de l’explication de l’énigmatique activité sismique et de la résurgence de l’activité volcanique. « Savoir qu’il y a un panache de manteau géant actif sous la surface martienne soulève des questions importantes concernant l’évolution de la planète au fil du temps. « Nous sommes convaincus que l’avenir réserve d’autres surprises. »

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