Vénus est une planète rocheuse comme la Terre mais légèrement plus petite et moins massive. On s'attendait donc à ce qu'elle possède une tectonique des plaques proche de celle observée sur Terre de nos jours. La carte topographique de sa surface dressée à l'aide du radar de la mission Magellan n'avait rien montré de tel, mais de nouvelles analyses de cette carte suggèrent finalement l'existence d'une tectonique récente.
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Dans un article publié dans Proceedings of the National Academy of Sciences, le planétologue Paul Byrne, de l'Université d'État de Caroline du Nord (États-Unis), enfonce le clou concernant une thèse que lui et ses collègues avaient présentée dès 2018 dans un communiqué à l’occasion du 16e colloque du Venus Exploration and Analysis Group (Vexag) ainsi que lors de la 49e Lunar and Planetary Science Conference (LPSC) la même année mais cette fois-ci au Texas. Futura avait déjà fait écho à cette thèse dans l'un des précédents articles ci-dessous.
Cette publication prend un singulier relief après les annonces quasi-simultanées de la Nasa et de l'ESA au sujet de rien de moins que trois missions à destination de VénusVénus et dont l'ambition est de percer bien des secrets de la sœur de la Terre, à commencer par son activité géologique. Mais le débat sur la détection réelle ou pas de phosphine dans l'atmosphèreatmosphère de Vénus laisse aussi songeur sur la possibilité d'y trouver des formes de vie microscopiques.
La Nasa va retourner sur Vénus. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Nasa's Goddard Space Flight Center, David Ladd
Des missions pour révéler les secrets de la géodynamique de Vénus
Personne ne peut vraiment prédire encore ce que découvriront Veritas et Davinci+ pour la Nasa et EnVision pour l'ESA.
Mais les trois sondes devraient au moins nous en apprendre plus sur la géodynamique de la planète et sa comparaison avec celle de la Terre aussi bien actuellement que dans un passé pas trop lointain. On sait que la Terre et Vénus ont presque le même diamètre et presque la même masse, alors pourquoi l'une possède-t-elle un volcanismevolcanisme et une tectonique des plaques manifestes et en pleine activité, alors que l'autre non. La question semble inséparable du contenu en eau de Vénus et de la détermination de la date et des mécanismes exacts qui ont conduit un effet de serreeffet de serre à s'emballer pour donner l'enfer que nous connaissons aujourd'hui et dont un bref aperçu nous a été livré par les sondes soviétiques VeneraVenera il y a une quarantaine d'années, après avoir survécu suffisamment longtemps pour nous envoyer quelques clichés de la surface de Vénus.
Mais, en fait, il se pourrait bien que des volcansvolcans soient bel et bien en éruption actuellement sur l'étoile du Berger et qu'une tectonique des plaquestectonique des plaques soit bien présente. Ces phénomènes sont sans aucun doute différents de ceux que nous connaissons sur Terre mais cela fait quelques décennies que nous avons des indices à leur sujet.
Une visite de la surface de Vénus reconstituée sur ordinateur dans les années 1990. Ces images en fausses couleurs proviennent du traitement des observations effectuées par le radar embarqué à bord de la mission Magellan de la Nasa. © Nasa STI Program
Ces indices viennent principalement de la cartographie de Vénus réalisée à travers son épaisse couche nuageuse à l'aide du radar qui équipait la sonde Magellan de la Nasa. Elle a montré que la surface de la planète était très peu cratérisée, ce qui indique qu'elle est jeune, et pas âgée de plusieurs milliards d'années comme c'est le cas de Mars ou de Mercure, et l'on voit clairement la présence d'édifice volcanique. Par contre, pas de trace de tectonique des plaques comme sur Terre.
Mais, en 2018 déjà, Paul Byrne et ses collaborateurs avaient avancé et développé la thèse voulant que certaines des structures révélées par Magellan soient les manifestations de l'équivalent de celles que l'on observe avec une banquisebanquise sur Terre qui s'est fragmentée, avec des blocs bougeant les uns par rapport aux autres.
Nous aurions donc sous les yeuxyeux non seulement la preuve de l'existence de plaques sur Vénus, bien que beaucoup plus petites et plus nombreuses que sur Terre, mais aussi de leurs mouvementsmouvements qui pourraient être plus que récents dans l'histoire de la planète et être toujours en cours aujourd'hui selon les planétologues.
Parmi les arguments qui soutiennent ces hypothèses, il y a celui qui provient d'une modélisationmodélisation des contraintes tectoniques et des déformations associées aux blocs supposés révélés par Magellan et qui sont précisément compatibles avec une modélisation des forces produites par le manteaumanteau de Vénus, qui serait dans un état convectif particulier, sur une lithosphèrelithosphère peu épaisse et fragile. La présence de cet état convectif est suggérée indirectement par des mesures de gravimétriegravimétrie tout à fait similaires à celles que l'on peut conduire en étudiant les mouvements des satellites dans le champ de gravitégravité de la Terre. La forme de ce champ trahit en effet des courants de convectionconvection avec de la matièrematière plus chaude et moins dense, générant donc un champ différent que des régions plus froides et donc plus denses.
On se prend donc à rêver d'extraordinaires images d'éruptions volcaniqueséruptions volcaniques sur Vénus que pourraient nous livrer des missions dans les décennies à venir. Surtout, les implications de l'existence d'une tectonique des plaques encore active sur Vénus ne se limitent pas à la planète elle-même.
Vénus, une Terre ou une exoplanète primitive ?
En effet, les planétologues s'interrogent sur la possibilité de transposer le modèle de tectonique exotiqueexotique de Vénus au cas de certaines exoplanètesexoplanètes. Enfin, cette tectonique n'est peut-être pas si exotique que ça, car elle pourrait précisément être celle que la jeune Terre possédait il y a plus de trois milliards d'années. Comme l'explique Paul Byrne dans le communiqué de la North Carolina State University : « L'épaisseur de la lithosphère d'une planète dépend principalement de la température, à la fois à l'intérieur de la planète et à sa surface. Le flux de chaleurchaleur de l'intérieur de la jeune Terre était jusqu'à trois fois plus important qu'il ne l'est maintenant, donc sa lithosphère était peut-être similaire à ce que nous voyons sur Vénus aujourd'hui : pas assez épaisse pour former des plaques qui subductent, mais assez épaisse pour s'être fragmentée en blocs qui poussaient, tiraient et se bousculaient. »
Les processus convectifs dans le manteau de la Terre, il y a plusieurs milliards d'années, ne devaient pas être les mêmes qu'aujourd'hui car le manteau était plus chaud. On a des raisons de penser qu'il existait alors un plus grand nombre de plaques, de plus petites tailles et animées de mouvements plus rapides. Les laveslaves crachées par les volcans devaient être plus chaudes aussi et de fait, nous savons que, depuis environ 2,5 milliards d'années, les laves appelées komatiites ne s'épanchent quasiment plus à la surface de la Terre.
Toutefois, comme Futura l'expliquait dans le précédent article ci-dessous, il existe des arguments également basés sur les images de Magellan qui ne seraient pas compatibles avec une tectonique des plaques encore active récemment.
De la tectonique des plaques sur Vénus ? Un nouveau rebondissement !
Article de Laurent SaccoLaurent Sacco publié le 07/02/2021
De nouvelles analyses des données du radar de Magellan suggèrent qu'une tectonique des plaques n'existerait pas sur Vénus, contrairement aux conclusions tirées d'une précédente analyse. Les caractéristiques des grands cratères d'impact vénusiens ne sont, en tout cas, pas compatibles avec une tectonique récente.
Les images radar fournies par la sonde Magellan nous ont convaincus que la surface de Vénus était très jeune et fortement dominée par des processus volcaniques. Nous avons même de bonnes raisons de soupçonner que des éruptions volcaniques sont actuellement en cours à sa surface. Mais, force est de reconnaître aussi que, malgré sa très grande proximité en taille et en masse avec notre Planète bleue, la géodynamique de Vénus ne semble pas être celle de la Terre.
Pourtant, on spécule depuis des années sur l'existence, au moins dans le passé de l'étoile du Berger, de l'équivalent de la tectonique des plaques dont nous sommes familiers, notamment grâce aux expéditions menées il y a déjà presque 50 ans par le volcanologuevolcanologue Haroun Tazzieff.
Futura avait déjà consacré plusieurs articles précédemment, et que l'on peut trouver ci-dessous, à la question de l'existence d'une tectonique des plaques sur Vénus. Une équipe de planétologues états-uniens menée par des membres de l'Université Brown vient de faire rebondir cette fascinante interrogation comme le montre un article publié dans le célèbre journal Nature Astronomy.
Les chercheurs se sont intéressés aux images de Magellan fournies le 12 novembre 1990 et montrant l'un des plus importants cratères d'impact connus sur Vénus, le cratère Mead, dont le diamètre est d'environ 275 kilomètres. Il a été nommé en l'honneur de Margaret Mead, une célèbre anthropologue américaine (1901-1978) et il se trouve au nord d'Aphrodite TerraTerra, l'un des deux principaux hauts plateaux de Vénus, longeant l'équateuréquateur par le sud sur une quinzaine de milliers de kilomètres avec une altitude moyenne de 3.000 m.
Mead est un exemple de cratère d'impact multi-annulaire. On peut citer sur Terre le cas de celui de ChicxulubChicxulub et, sur la LuneLune, celui de Mare Orientale dont la taille est supérieure à celle de Mead et qui en fait donc un bassin (il faut que le diamètre soit supérieur à 290 km).
Des anneaux contrôlés par le gradient thermique de la lithosphère vénusienne
On a des raisons de penser que Mead n'a pu se former qu'entre 300 millions et 1 milliard d'années. Afin de s'en servir pour remonter aux propriétés élastiques et à l'épaisseur de la lithosphère de Vénus, les cousins des géophysiciens terrestres ont simulé l'impact à l'origine de Mead sur ordinateurordinateur à l'aide de plusieurs modèles de cette lithosphère.
Il s'est avéré que, pour reproduire les anneaux observés, la lithosphère vénusienne -- en tout cas il y a un milliard d'années tout au plus -- devait être bien plus épaisse que celle de notre Planète océanPlanète océan. Cela ne cadre pas avec la physiquephysique d'une tectonique des plaques multiples avec des plaques dérivant sur un manteau convectif, ce que l'on peut observer dans le cas de la Terre depuis des milliards d'années au moins.
L'idée physique derrière cette affirmation est qu'il est possible de relier les caractéristiques des anneaux du cratère au gradientgradient thermique dans la lithosphère de Vénus, c'est-à-dire à quelle vitessevitesse la température diminue en fonction de la distance dans cette lithosphère et, dans le cas présent en fait, le taux d'augmentation de la température au fur et à mesure que l'on s'enfonce en direction du centre de la planète. Le gradient thermique influe sur la façon dont les roches se déforment et se brisent à la suite d'un impact, ce qui, à son tour, aide à déterminer où les anneaux du cratère se forment à partir du point d'impact.
Il se trouve que ces anneaux indiquent un gradient thermique relativement faible et donc, une lithosphère épaisse si l'on transpose la théorie de conduction de la chaleur construite dans le cas des roches terrestres à leur cousine vénusienne. Evan Bjonnes, auteur principal de l'étude publiée donne une image physique claire et simple pour comprendre ce phénomène. On sait que, dans le cas d'un lac en hiverhiver, « l'eau en surface atteint d'abord le point de congélation, tandis que l'eau en profondeur est un peu plus chaude. Lorsque cette eau plus profonde se refroidit à des températures similaires à celles de la surface, vous obtenez une couche de glace plus épaisse ».
Dans un communiqué de l'Université de Brown, son collègue Alexander Evans, professeur adjoint à Brown et coauteur de l'étude, explique enfin que l'un des points forts de ce travail peut se voir lorsqu'on le transpose à d'autres cratères d'impact multi-annulaire sur Vénus. Le modèle donne donc des résultats similaires, ce qui est bien cohérent avec l'idée d'une lithosphère vraiment épaisse et en une seule plaque. Evans en conclut et pense que « cette découverte met en évidence la place unique de la Terre, et de son système de tectonique des plaques globale, parmi nos voisins planétaires ».
Vénus connaît-elle une tectonique des plaques ?
Article de Laurent Sacco publié le 11/04/2018
De nouvelles analyses des données du radar de Magellan suggèrent qu'une tectonique des plaques particulière existerait sur Vénus. Elle ressemblerait à celle que l'on peut observer sur une banquise chaotique.
La Terre est une planète vivante, c'est le message porté par le titre d'un merveilleux ouvrage sur le volcanisme de Maurice et Katia Krafft à la fin des années 1970, juste après le triomphe éblouissant de la théorie de la tectonique des plaques, l'avataravatar moderne de la théorie de la dérive des continents d'Alfred WegenerAlfred Wegener. C'est en effet grâce à cette tectonique des plaques que des océans et des mers se fermentferment et s'ouvrent et que des montagnes s'érigent alors qu'en réponse l'évolution change de route, parfois en raison d'un important volcanisme.
Nous ne savons pas très bien quand cette tectonique a démarré sur Terre mais nous pouvons raisonnablement penser qu'elle existe depuis des milliards d'années, bien que très probablement sous une forme différente au début de l'ArchéenArchéen et peut-être déjà pendant l'HadéenHadéen. La Terre était plus chaude, son manteau plus convectif et cela a conduit géologuesgéologues et géophysiciens à avancer l'idée que sa surface était formée de plaques plus petites et plus nombreuses, avec des mouvements plus rapides.
Une présentation de la mission Magellan avant son lancement. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Retro Space HD
Magellan et la topographie de Vénus
On pouvait s'attendre à ce qu'une tectonique des plaques active, à l'instar de celle d'aujourd'hui sur Terre, existe également sur Vénus. Sa masse et sa taille sont similaires à celles de notre planète bleue, et avec une composition probablement semblable aussi, son stock et sa production de chaleur devaient être comparables à ceux de la Terre.
Pourtant, il est apparu qu'il n'en était rien grâce au radar équipant la sonde américaine Magellan, restée en orbiteorbite autour de la planète de 1990 à 1994. À l'aide de puissants ordinateurs, il a même été possible de simuler un survolsurvol de la planète car nous connaissons plutôt bien la topographie de Vénus grâce à cette sonde.
Ce survol montre une caractéristique étonnante de la surface de Vénus, son très faible taux de cratérisation, ce qui implique qu'elle est très jeune. En outre, d'impressionnantes formations d'origine volcanique, comme des volcans boucliers, des pancakes en forme de crêpes et d'autres structures nommées corona et novanova, indiquent une forte activité volcanique ayant récemment remodelée la surface de Vénus.
Constituée de roches volcaniquesroches volcaniques à 85 %, la surface de Vénus semblait accuser un âge inférieur à un milliard d'années d'après les premières estimations. Mais la fraîcheur des structures géologiques, comme celles montrant des flots de lave, laissait supposer à beaucoup un âge inférieur à 100 millions d'années pour plusieurs régions. D'autres allaient plus loin et n'hésitaient pas à évoquer une activité volcanique se poursuivant de nos jours. Il n'y aucune trace d'une tectonique comparable à celle de la Terre cependant, ce qui demande bien sûr une explication.
Une tectonique de banquise sur Vénus ?
Toujours est-il qu'une série de communications lors de la 49e Lunar and Planetary Science Conference (LPSC) en mars dernier au Texas (États-Unis) vient d'apporter des éléments qui tendent à relativiser cette conclusion. AnnuelleAnnuelle, la LPSC est organisée conjointement par l'Institut lunaire et planétaire (LPI) et le Centre spatial Johnson (JSC) de la Nasa depuis la mission Apollo 11Apollo 11. Elle rassemble des spécialistes internationaux en pétrologie, géochimie, géophysique, géologiegéologie et astronomie du monde entier, ce qui leur donne l'occasion de présenter les derniers résultats de la recherche en science planétaire.
De nouvelles analyses des données fournies par le radar de Magellan auraient ainsi permis aux planétologues de considérer sous un nouvel angle des réseaux complexes de crêtes et de failles dans les plaines basses de Vénus. Leurs caractéristiques suggèrent que la croûtecroûte de la planète est divisée en morceaux qui se redistribuent, se bousculent et pivotent. À leurs frontières se forment des structures ressemblant à celles des limites des plaques sur Terre. Ces blocs rocheux ne seraient pas animés de mouvements comparables et une bonne analogieanalogie serait plutôt celle des mouvements d'une banquise.
Selon le géologue planétaire Paul Byrne de l'Université d'état de Caroline du Nord (États-Unis), ce ne serait pas seulement la convection du manteau de Vénus qui serait à l'origine de ces blocs et de leurs mouvements. En effet, la surface de la planète est portée à des températures élevées, à quelque 750 kelvinskelvins (soit environ 480 °C) pour les régions les plus chaudes, du fait de l'effet de serre de l'atmosphère de gaz carboniquegaz carbonique de Vénus dont la pressionpression au sol est estimée à 90 atmosphères (90 fois celle de la Terre). La croûte serait donc ramollie comme du métalmétal chauffé au rouge et pourrait se déformer même avec des mouvements de convections plus faibles que sur Terre sous cette croûte.
Vénus serait donc en fait dans un régime tectonique intermédiaire entre celui connu sur Terre et l'absence de tectonique constatée sur la Lune ou Mars.
On peut à cet égard se poser une question fascinante.
Vénus, la Terre du futur dans un milliard d'années ?
En 1971, le planétologue James Pollack était arrivé à la conclusion que Vénus pouvait avoir eu un océan il y a des milliards d'années. Sur Terre, les carbonates, sous forme de sédimentssédiments, ont pu se former à partir d'une quantité de gaz carbonique équivalente à celle contenue dans l'atmosphère de Vénus. La sœur de la Terre aurait été victime d'un effet de serre qui se serait emballé, causant l'évaporation de son eau, rendant impossible par exemple la formation de calcairecalcaire marin, piégeant le CO2.
Or, on suspecte que la disparition de cette eau a paralysé une possible tectonique des plaques dont le fonctionnement dépend de la subductionsubduction de plaques contenant des sédiments hydratés, qui en injectant de l'eau dans le manteau, faciliterait ses mouvements. Comme le cycle des roches associé à cette tectonique influe également sur le cycle du carbone en jouant le rôle d'un thermostatthermostat contre un emballement de cet effet de serre sur de grandes échelles de temps. L'évaporation des océans de Vénus aurait donc conduit à un cercle vicieux, bloquant une tectonique des plaques similaire à celle de la Terre.
Dans un milliard d'années, les océans de notre planète devraient bouillir et s'évaporer du fait de l'augmentation lente mais inexorable du rayonnement solairerayonnement solaire. La Vénus d'aujourd'hui avec sa tectonique particulière pourrait-elle nous présenter le visage de la Terre du futur ?
Vénus a-t-elle connu la tectonique des plaques ?
Article de Laurent Sacco, publié le le 19/07/2009
D'après les observations conduites en infrarougeinfrarouge par la sonde européenne Venus ExpressVenus Express, la planète du Berger pourrait vraiment avoir été la planète sœur de la Terre dans un passé ancien. Certains plateaux possèdent en effet des caractéristiques que l'on expliquerait sur Terre par la présence d'océans et d'une tectonique des plaques, une mécanique dont on croyait jusque-là que notre planète avait l'exclusivité dans le système solairesystème solaire.
Le 28 novembre 2007, lors de conférences à Paris, l'ESA avait rendu public un premier bilan scientifique de la mission Venus Express. On peut aujourd'hui lire sur le site de l'ESA une interprétation des données prises en infrarouge par le Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer (Virtis).
Alors que la mission Magellan n'avait essentiellement fourni qu'une carte altimétrique assez précise de la surface de Vénus, en perçant la couverture nuageuse de la planète avec un radar, Virtis, avec son pénétrant regard infrarouge, est capable de dresser des cartes de la température de surface des roches affleurant sur Vénus. Il peut donc donner des informations sur la composition chimique des roches.
En effet, lorsqu'elles sont chauffées, les roches n'émettent pas la même quantité de rayonnement infrarouge selon leur composition minéralogique. Ce phénomène a permis à Venus Express d'obtenir des indications sur le type de roches au niveau de l'hémisphère sudhémisphère sud. C'est ainsi que la première carte de température de surface de cette région a pu être dressée à partir de milliers d'images prises à une altitude de 60.000 km par la sonde entre mai 2006 et décembre 2007.
Le résultat est particulièrement intriguant car il suggère que les hauts plateaux de Vénus sont bel et bien d'anciens continents composés en partie de granitesgranites, vestiges d'une tectonique des plaques.
Vénus elle-même est une planète au relief peu accidenté. Environ 80% de sa surface ne dépasse pas les 500 mètres par rapport à son altitude moyenne. Un dixième de la surface est pourtant constitué de montagnes et de hauts plateaux dont deux sont particulièrement importants. Il s'agit de Ishtar Terra, dans l'hémisphère nordhémisphère nord, dont la dimension est en gros celle de l'Australie, et Aphrodite Terra, dans l'hémisphère sud, dont la taille est quant à elle environ celle de l'Amérique du Sud.
Du granite, pas du basalte
Selon les analyses de chercheurs comme Nils Müller du Joint Planetary Interior Physics Research Group de l'université de Münster (Allemagne), les faibles différences de températures de surface observées dans l'hémisphère sud et indiquées sur la carte, centrée sur le pôle, visible en bas de cet article, montrent que la composition minéralogique des hauts plateaux de cette partie de la planète diffère de celle connue ailleurs. Dans d'autres régions, en effet, les missions russes Venera ont permis d'identifier des roches directement grâce à des atterrisages d'engins en divers endroits. À chaque fois, il s'agissait de plaines basses et les roches étaient de type basaltiquebasaltique.
Or, en particulier dans le cas des plateaux de Phoebe et Alpha Regio, la couleurcouleur et l'aspect des roches inférées par les données de Virtis sont parfaitement compatibles avec ce qui sur Terre correspond à de vieux continents faits de granites, par opposition au fond de jeunes océans, constitués de basaltesbasaltes. Or, sur notre planète, ces roches granitiques des continents sont associées à la présence d'eau et de tectonique des plaques. On mesure donc toute l'importance des observations de Venus Express.
De la même manière que sur Terre, la tectonique des plaques a probablement démarré il y a plus de 4 milliards d'années, la jeune Vénus pourrait avoir été la sœur jumelle de la Terre, avant que l'effet de serre ne s'emballe et n'empêche le piégeage du gaz carbonique dans des carbonates comme cela s'est produit sur Terre. L'élévation de température ayant fait disparaître rapidement les océans, la tectonique se serait arrêtée malgré le fait que Vénus possède très probablement autant de chaleur pouvant soutenir des mouvements de convection interne que la Terre.
Gardons à l'esprit tout de même qu'il ne s'agit pour le moment que de conjectures probables. Un véritable test serait d'avoir une analyse minéralogique des roches présentes sur les hauts plateaux de Vénus.
