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Valles Marineris : une tectonique des plaques sur Mars ?

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On cherche depuis longtemps des traces passées d'une tectonique des plaques sur Mars. Un planétologue de l'Ucla pense en avoir trouvé sur la Planète rouge en étudiant des images des sondes Mars Odyssey et MRO. Selon lui, le grand canyon martien Valles Marineris serait précisément lié à l'existence d'une tectonique des plaques, ce qui éclairerait aussi l'énigme de son existence.

Sur cette image provenant de Google Mars on voit en fausses couleurs une partie de Valles Marineris. Deux arcs de cercle blancs montrent un décalage (offset) entre deux parties d'un ancien cratère d'impact. Ce décalage d'environ 150 km de distance indiquerait que l'on est en présence de la frontière de deux plaques tectoniques, appelées Valles Marineris nord et Valles Marineris sud. © Google Mars-Mola Science Team-UC Regents

C'est l'arrivée en orbite autour de Mars de la sonde Mariner 9 en 1971 qui a permis la découverte de Valles Marineris. Les images de cette sonde et des suivantes autour de la Planète rouge ont montré qu'il s'agissait d'un vaste système de canyons situé à proximité de l'équateur de cette planète et s'étendant sur 3.770 km environ. On suppose généralement qu'il s'agit d'un énorme fossé d'effondrement, élargi par l'érosion jusqu'à atteindre localement une largeur de 600 km. Mais il faut bien dire que depuis presque 40 ans, l'origine d'une telle structure reste un mystère.

Le planétologue An Yin de l'université de l'Ucla en Californie vient de fournir une nouvelle pièce au débat de façon inattendue en liant l'existence de Valles Marineris à celle d'une tectonique des plaques sur Mars, un serpent de mer en géologie martienne. Depuis au moins une décennie, certaines études publiées suggèrent la présence d'au minimum un début de tectonique des plaques dans le passé de Mars, cette dernière n'ayant alors pas largement perdu ses réserves de chaleur, un des moteurs du mouvement des plaques.

Valles Marineris avec, au sud, le bloc formé par les plateaux de Syria, Solis et Thaumasia et, à l'ouest, les trois volcans de Tharsis Montes. Ce canyon fait presque 4.000 km de long. Il pourrait trahir l'existence d'une tectonique des plaques sur la Planète rouge. © Nasa, Wikipédia

Actuellement, la présence de volcans à sa surface comme Olympus Mons montre a priori clairement qu'il n'y a plus sur Mars de tectonique des plaques similaire à la Terre depuis longtemps. On peut en effet rapprocher la formation de ce volcan de celle des îles Hawaï sur Terre. La remontée périodique de panaches de matière chaude perce la plaque pacifique en mouvement sur Terre. C'est pourquoi plusieurs petites îles volcaniques se forment au lieu d'un seul volcan montant toujours plus haut au cours du temps. Sur Mars, du fait de la faible pesanteur et justement en raison de l'absence d'une tectonique des plaques récente dans son histoire, les panaches provoquant des éruptions en surface ont fait monter Olympus Mons à 27 km de hauteur.


En orbite autour de Mars, la sonde européenne de l'Esa, Mars Express, a fourni d'impressionnantes images de sa surface. Dans cette vidéo, un survol du canyon géant martien, Valles Marineris, a été reconstitué à l'ordinateur à partir des images de la sonde. © Esa/DLR/Gerhard Neukum/YouTube

Depuis quelque temps, An Yin étudiait les images fournies par l'instrument Themis (Thermal Emission Imaging System) de la sonde Mars Odyssey et celles d'Hirise (High Resolution Imaging Science Experiment) à bord de Mars Reconnaissance Orbiter(MRO), l'un des instruments ayant permis la création de Google Mars.

Valles Marineris, une frontière entre plaques sur Mars ?

Sur Terre, Yin connaît bien la géomorphologie et les systèmes de failles présents dans l'Himalaya et au Tibet. De façon inattendue, sur une douzaine d'images de Mars parmi la centaine qu'il était en train d'analyser, il a commencé à faire le lien avec ces systèmes de failles associés à la tectonique des plaques sur Terre, plus précisément à des frontières entre plaques.

Son but initial n'était pas de prouver l'existence d'une tectonique des plaques martienne. Mais en regardant les images de Valles Marineris, il lui a  semblé clair qu'il était en présence de l'équivalent d'une frontière entre deux plaques ayant subi un mouvement de coulissement horizontal. Il a ainsi découvert un cratère d'impact coupé en deux parties apparemment situées de part et d'autre de deux plaques ayant coulissé. On le voit d'ailleurs assez bien sur l'image ci-dessous extraite de Google Mars. Le mouvement de coulissement le long du canyon de Valles Marineris a décalé ces deux parties de 150 km environ.

Selon Yin, Valles Marineris pourrait donc bien être une frontière entre deux plaques encore animées de mouvements mais bien plus lents que sur Terre. Ces mouvements ne s'effectueraient pas chaque jour mais par périodes d'activité de la faille, peut-être tous les millions d'années. À ces occasions, il se produirait alors des séismes importants sur Mars. Finalement, pour Yin, « les plaques tectoniques de Mars sont à un stade primitif. Cela nous donne un aperçu de ce à quoi la Terre aurait pu ressembler et pourrait nous aider à comprendre la formation des plaques tectoniques sur Terre ».