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Posté par Redbran le Vendredi 04/03/2016 à 12:00
Mars: un grand basculement a refaçonné sa surface
La surface de la planète Mars a basculé de 20 à 25 degrés voici 3 à 3,5 milliards d'années. Et c'est un vaste édifice volcanique, le plus grand du Système solaire, qui en est la cause. Par sa masse hors du commun, le dôme volcanique de Tharsis (1) a entraîné la rotation des enveloppes superficielles de Mars (sa croûte et son manteau) autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5...) de son noyau. L'existence de ce grand basculement (Le basculement, dans le domaine de l'astronautique, est l'inclinaison progressive d'un véhicule spatial autour d'un axe quelconque. Le basculement peut être utilisé pour modifier la direction du vecteur poussée.) donne un nouveau visage à la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante...) Mars durant le premier milliard (Un milliard (1 000 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf millions neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent...) d'années de son histoire, à un moment où la vie (La vie est le nom donné :) aurait pu apparaitre. Elle offre aussi une réponse unique à trois mystères: on comprend enfin pourquoi les rivières se sont formées à l'endroit où on les observe aujourd'hui, pourquoi certains réservoirs souterrains de glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.), qualifiés jusqu'ici d'anomalie, se situent loin des pôles de Mars, et pourquoi le dôme de Tharsis (Le dôme de Tharsis est est un vaste plateau de 5500 km de diamètre et de 6 à 10 km de hauteur. Il supporte les édifices volcaniques les plus importants de...) est aujourd'hui centré sur l'équateur. Ces résultats sont publiés le 2 mars 2016 dans la revue Nature, par une équipe essentiellement française comprenant des chercheurs de Géosciences Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du...) Sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) (CNRS/Université Paris-Sud), de Géosciences environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le...) Toulouse (2) (CNRS/Université Toulouse III – Paul Sabatier/IRD) et du Laboratoire de météorologie dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) (3) (CNRS/École polytechnique/UPMC/ENS), ainsi qu'un chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les...) du Lunar and planetary laboratory (Université d'Arizona).


Une nouvelle chronologie pour Mars.
© Sylvain Bouley


Le nouveau visage de la planète Mars primitive.
Voici à quoi devait ressembler la planète Mars il y a 4 milliards d'années, d'après cette nouvelle étude. Une position différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des nombres pour mesurer l'éventuel défaut de dualité d'une application...) des pôles, des précipitations sur une bande tropicale sud à l'origine des réseaux de rivières et des volcans actifs permettant au dôme () de Tharsis de se développer et de faire basculer la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent...) de Mars après la fin de l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) fluviale (survenue il y a 3,5 milliards d'années).
© Didier Florentz

Mars n'a pas toujours eu le visage que nous lui connaissons. Il y a 3 à 3,5 milliards d'années, la planète a subi un grand basculement, que vient de mettre en évidence le travail conjoint de géomorphologues, géophysiciens et climatologues. Ce n'est pas l'axe de rotation de Mars qui a bougé (phénomène que l'on appelle variation de l'obliquité) mais les parties externes (manteau, croûte) qui ont tourné par rapport au noyau interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en cabinet pendant une durée variable selon le "Diplôme...) – un peu comme si l'on faisait tourner la chair d'un abricot autour de son noyau ! Ce phénomène avait été prédit théoriquement (4), mais jamais encore démontré. L'origine de ce basculement ? Le gigantesque dôme volcanique de Tharsis. Sa formation a débuté il y a plus de 3,7 milliards d'années, vers 20° de latitude (La latitude est une valeur angulaire, expression du positionnement nord-sud d'un point sur Terre (ou sur une autre planète), au nord ou au sud de l'équateur.) nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) et l'activité volcanique s'est poursuivie pendant plusieurs centaines de millions d'années jusqu'à former un plateau de plus de 5000 km de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère.), environ 12 km d'épaisseur en moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des...) et 1 milliard de milliards de tonnes (1/70e de la Lune). Une masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation (la masse...) telle qu'elle a fait pivoter la croûte et le manteau de Mars. Le dôme de Tharsis s'est alors retrouvé sur l'équateur, ce qui correspond à sa nouvelle position d'équilibre.

Avant ce basculement, les pôles de Mars étaient donc différents. En 2010, Isamu Matsuyama (Université d'Arizona) avait déjà démontré grâce à un modèle géophysique que, si on retire le dôme de Tharsis de la planète, celle?ci s'oriente différemment par rapport à son axe. Dans cette nouvelle étude, les géomorphologues Sylvain Bouley (Université Paris-Sud) et David Baratoux (Université Toulouse III – Paul Sabatier) montrent pour la première fois que les rivières étaient à l'origine réparties sur une bande tropicale sud d'une planète Mars tournant autour de pôles décalés d'une vingtaine de degrés par rapport aux pôles actuels. Ces pôles sont cohérents avec ceux calculés de manière indépendante par Isamu Matsuyama. Cette corrélation remarquable est confortée par des observations d'autres équipes scientifiques qui avaient déjà observé dans la région de ces anciens pôles des traces (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de certification et de notification basé sur internet sous la responsabilité de la Commission européenne dans le cadre du premier...) de fonte et de retrait de glaciers, et des preuves de glace souterraine.

Un tel basculement n'est pas anodin sur la physionomie de la planète. La forme de la planète dans cette configuration primitive a été recalculée par Isamu Matsuyama, afin d'en examiner les conséquences sur le visage de la planète Mars primitive. Cette étude modifie profondément le scénario généralement accepté, selon lequel le dôme de Tharsis se serait majoritairement formé avant 3,7 milliards d'années et préexisterait aux rivières puisque c'est lui qui leur imprimerait leur sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une évolution progressive allant du...) d'écoulement. A partir de la topographie calculée, Sylvain Bouley, Antoine Séjourné (Université Paris-Sud) et François Costard (CNRS) ont démontré que malgré un relief (Le relief est la différence de hauteur entre deux points. Néanmoins, ce mot est souvent employé pour caractériser la forme de la surface de la Terre.) différent avec ou sans Tharsis, la plupart des rivières coulent, dans les deux cas, des hauts terrains cratérisés de l'hémisphère sud (L'hémisphère sud ou hémisphère austral est la moitié du globe terrestre qui s'étend entre l'équateur et le pôle Sud. En astronomie, ce terme désigne la partie du ciel située...) vers les plaines basses de l'hémisphère nord. Cette observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique...) suggère que les rivières peuvent tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) à fait être contemporaines de la formation du dôme de Tharsis.

La topographie de Mars avant le basculement permet également d'étudier le climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une région donnée pendant une période de temps...) primitif de la planète. En utilisant les modèles climatiques du Laboratoire de météorologie dynamique, François Forget (CNRS) et Martin Turbet (UPMC) mettent en évidence, en présence d'un climat froid (Le froid est la sensation contraire du chaud, associé aux températures basses.) et d'une atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) plus dense que celle d'aujourd'hui, une accumulation de glaces autour de 25° Sud, dans les régions qui correspondent aux sources des rivières aujourd'hui asséchées.

Cette étude bouleverse notre représentation de la surface de Mars telle qu'elle a dû être il y a 4 milliards d'années, et modifie aussi profondément la chronologie des évènements. Selon ce nouveau scénario, la période de stabilité de l'eau liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) permettant la formation de vallées fluviales est contemporaine, et sans doute une conséquence, de l'activité volcanique du dôme de Tharsis. Le grand basculement déclenché (Un déclenché (ou tonneau déclenché) est une figure de voltige aérienne.) par Tharsis a eu lieu après la fin de l'activité fluviale (-3,5 milliards d'années) et a ainsi donné à Mars le visage qu'on lui connaît aujourd'hui. Désormais, quand on s'intéressera à l'époque primitive de Mars – pour chercher des traces de vie ou d'un océan (Un océan est souvent défini, en géographie, comme une vaste étendue d'eau salée. En fait, il s'agit plutôt d'un volume, dont l'eau est en...), par exemple – il faudra apprendre à penser avec cette nouvelle géographie (La géographie (du grec ancien γεωγραφία - geographia, composé de "η γη" (hê...).

Notes:

(1) Où se trouve Olympus Mons, la plus haute montagne (Une montagne est une structure topographique significative en relief positif, située à la surface d'astres de type tellurique (planète tellurique,...) du système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets définis gravitant autour...) (il culmine à plus de 21 km).
(2) Le laboratoire Géosciences environnement Toulouse fait partie de l'Observatoire Midi-Pyrénées.
(3) Le laboratoire de météorologie dynamique fait partie de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est...) Pierre Simon Laplace.
(4) Un tel phénomène a d'ailleurs pu se produire sur d'autres planètes, dont la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par...). Mais sur Terre, la tectonique des plaques (La tectonique des plaques (d'abord appelée dérive des continents) est le modèle actuel du fonctionnement interne de la Terre. Elle est l'expression en surface de la convection qui se déroule dans...) en a effacé les traces éventuelles.


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Source: CNRS