Mars, un continent caché ?

Publié par Adrien le 16/10/2020 à 09:00
Source: CNRS INSU
La planète Mars possède une caractéristique majeure, c'est ce qu'on appelle sa "dichotomie" entre d'une part un hémisphère nord constitué de plaines basses et d'autre part un hémisphère sud présentant une altitude moyenne supérieure à 3 km. L'origine de cette dichotomie est encore sujette à débats. Deux hypothèses prévalent: Un impact géant aurait "décapité" le nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) de 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 pour que sa...) ou bien un gigantesque volcanisme aurait recouvert les terrains 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...). Un épisode qui aurait eu lieu au moment de la formation de la croute, il y plus de 4 milliards d'années. Depuis, de grands bassins d'impact et des éruptions volcaniques ont modifié la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...) de Mars. Quelle était la structure de la croûte de Mars avant la formation des principaux bassins d'impact et édifices volcaniques ?


Légende de la figure:
- a. Épaisseur crustale actuelle de la planète Mars
- b. Épaisseur crustale de la planète Mars sans les bassins d'impacts et édifices volcaniques
- c. Anomalies magnétiques
- d. concentration en Thorium (Le thorium est un élément chimique, un métal de la famille des actinides, de symbole Th et de numéro atomique 90.)
- e. Concentration en Potassium (Le potassium est un élément chimique, de symbole K (latin : kalium, de l’arabe : القَلْيَه al-qalyah) et de...).
La limite du bloc crustal Terra (Terra (pluriel terrae) est un mot d'origine latine qui désigne la Terre, le sol. Il est employé par l'Union astronomique internationale pour des étendues très vastes de terrains. Il est utilisé sur Mars pour identifier les vieux terrains...) Cimmeria-Sirenum est indiqué en pointillé.

L'équipe de géomorphologues, géophysiciens et géochimistes à laquelle j'appartiens a appliqué une technique qui nous a permis de découvrir pour la première fois la structure 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...) de la croûte de Mars. Nous nous sommes d'abord appuyés sur les cartes topographique et d'épaisseur crustale de Mars, issus des mesures du champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) de gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) de la planète. Ensuite, nous avons tenté de reconstruire l'épaisseur crustale. Nous avons considéré que les édifices volcaniques forment un excès de 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 grave)....), que nous avons donc retiré de l'épaisseur crustale actuelle. Pour retirer les bassins d'impact, c'est plus délicat ! En effet, lors de la formation d'un bassin d'impact, la croûte est amincie dans le bassin, et épaissie 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 genres Erythrotriorchis, Kaupifalco,...) de la dépression en conséquence de la mise en place des éjectas et de la déformation de la croûte pendant l'impact. La reconstruction proposée conserve la masse de croûte et revient à dérouler le film de l'impact en marche (La marche (le pléonasme marche à pied est également souvent utilisé) est un mode de locomotion naturel. Il consiste en un déplacement en appui alternatif sur les jambes, en...) arrière. L'excès de masse autour de la dépression est injecté pour combler le déficit dans la zone amincie et retrouver une épaisseur de croûte homogène sur l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout », comme...) de la zone affectée par l'impact.

La carte d'épaisseur crustale révèle un bloc aux propriétés singulières dans la zone de Terra Cimmeria-Sirenum (Fig. 1b). Ce bloc s'étend sur une région vaste comme une fois et demi l'Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité occidentale du continent...). L'épaisseur de croûte dans cette région dépasse la cinquantaine de km, et on y trouve à la fois les plus fortes anomalies magnétiques (Fig. 1c) et des anomalies géochimiques (Fig. 1d et e). Sur Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse...), de telles anomalies magnétiques sont observés au niveau des zone d'accrétion (L'accrétion désigne en astrophysique, en géologie et en météorologie l'accroissement par apport de matière.) de microcontinents. Terra Cimmeria-Sirenum est également la seule zone de l'hémisphère sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) où on observe en surface un enrichissement en potassium (K) et thorium (Th), ce qui suggère la présence d'une croûte continentale. Ces observations (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 la très...) sont corroborées par la présence à grande échelle (La grande échelle, aussi appelée échelle aérienne ou auto échelle, est un véhicule utilisé par les sapeurs-pompiers, et qui emporte une...) de roches riche en potassium cohérentes avec celles observées par la mission Curiosity (roches magmatiques riches en alcalins) dans le cratère ( Pour le cratère d'origine volcanique, voir Cratère volcanique Pour le cratère d'origine météoritique, voir Cratère d'impact Pour le cratère formé à...) Gale (La gale ou mal de Sainte-Marie est une affection contagieuse de la peau spécifique à l'homme, déterminée par la femelle d'un acarien microscopique (Sarcoptes scabiei) qui creuse dans l'épiderme des galeries...), situé au bord nord du bloc crustal décrit. Ce travail suggère donc la présence d'un continent (Le mot continent vient du latin continere pour « tenir ensemble », ou continens terra, les « terres continues ». Au...) en partie caché sous la surface cratérisée.

L'existence même de ce continent remet donc en cause les deux familles d'hypothèses concernant l'origine de la dichotomie martienne: Le bloc crustal mis en évidence indique que la surface martienne n'a pas une origine unique et relance le débat (Un débat est une discussion (constructive) sur un sujet, précis ou de fond, annoncé à l'avance, à laquelle prennent part des individus ayant des avis, idées, réflexions ou opinions...) sur les mécanismes de croissance crustale et d'une possible tectonique (La tectonique (du grec « τ?κτων » ou « tekt?n » signifiant batisseur, charpentier) est l'étude des structures géologiques d'échelle kilométrique et plus (chaînes de montagnes, bassins...) lors des 500 premiers millions d'années de l'histoire de Mars.

Auteur:
Sylvain Bouley, Professeur à l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux...) 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...) Saclay et planétologue au laboratoire GEOPS.
Membre Junior IUF.
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