Sans tectonique des plaques, l’histoire de la croûte martienne semblait jusqu’alors bien simple en comparaison de celle de la Terre. Une nouvelle étude suggère cependant que la formation de la croûte de la Planète rouge pourrait être bien plus complexe que ce que l’on pensait. Autant, peut-être que la formation de la croûte terrestre, encore largement incomprise.

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Mars renferme encore bien des secrets et même si son passé humide ne fait plus de doute, la composition exacte de sa croûte et la façon dont elle s'est formée restent encore largement inconnues.

De prime abord, la surface martienne apparait comme uniformément composée de basaltesbasaltes, des roches volcaniquesroches volcaniques qui ont été produits par les nombreux volcans qui sont entrés en éruption à la surface de la planète durant plusieurs milliards d'années. Contrairement à la Terre, dont la surface est constamment remodelée par la tectonique des plaques et l'érosion, la surface martienne a été très peu modifiée au cours du temps. Il en résulte que l'étude de sa croûte permet, plus facilement que sur Terre, de reconstruire l'histoire de la planète, les roches et les marqueurs des différents épisodes géologiques n'ayant pas été altérés ou très peu.

Voilà pour la théorie. En réalité, l'étude de la croûte martienne se heurte aux moyens techniques très limités dont nous disposons pour effectuer les recherches sur une planète non habitée et somme toute très éloignée de nous !

Le rover Perseverance à la surface de Mars apporte des observations d'une valeur inestimable mais sur des zones très restreintes. © Tryfonov, Adobe Stock
Le rover Perseverance à la surface de Mars apporte des observations d'une valeur inestimable mais sur des zones très restreintes. © Tryfonov, Adobe Stock

Des basaltes, mais pas seulement !

Pourtant, alors que l'on pensait jusqu'à présent que l'évolution de la croûte de Mars était relativement simple en comparaison de celle de la Terre, une nouvelle étude suggère que l'histoire serait en réalité bien plus complexe.

Tout est parti d'une observation : grâce à la sonde Mars Reconnaissance OrbiterMars Reconnaissance Orbiter, les scientifiques de l'université de l'Iowa ont étudié la croûte de l'hémisphère sudhémisphère sud, région reconnue comme étant la plus vieille de la planète. Ils ont ainsi découvert des zones riches en feldspathsfeldspaths, un minéralminéral entrant dans la composition des laveslaves siliceuses qui n'appartiennent pas à la famille des basaltes. L'instrument ThemisThemis, capable de détecter à distance les concentrations en certains éléments chimiqueséléments chimiques grâce aux réflexions des longueurs d'ondes infrarouges de la surface, a quant à lui révélé dans ces zones de fortes concentrations en silicium.

S'il est tout à fait habituel de retrouver cet élément chimique dans les roches volcaniques, c'est la concentration anormalement forte qui a intrigué les scientifiques. Cette concentration implique la révision de la nature des roches qui composent la croûte martienne car, avec cette composition, on ne peut plus vraiment parler d'une croûte uniformément basaltiquebasaltique.

Surface de Mars avec la localisation des différentes zones où les concentrations en silicium sont inhabituellement fortes. © Valerie Payré, <em>University of Iowa</em>
Surface de Mars avec la localisation des différentes zones où les concentrations en silicium sont inhabituellement fortes. © Valerie Payré, University of Iowa

Des processus de formation de la croûte plus complexes que prévu

Ces résultats, publiés dans la revue Geophysical Research Letters, ont été corroborés par les mesures faites par les rovers arpentant la surface de Mars qui ont, eux aussi, observé des roches plus siliceuses que basaltiques, mais aussi par certaines météorites datant de la naissance du Système solaireSystème solaire, qui présentent une composition similaire. La croûte martienne dans ces régions a, quant à elle, été datée à 4,2 milliards d'années, ce qui en fait la croûte la plus âgée observée sur Mars.

Ces observations indiquent que les processus à l'origine de la formation de la croûte martienne sont donc plus complexes que prévu. Elle pourrait d'ailleurs impacter les modèles décrivant la formation même de la planète.

 

La composition de la croûte de Mars pourrait permettre de mieux comprendre la formation de la planète, mais également de la Terre. © dimazel, Adobe Stock
La composition de la croûte de Mars pourrait permettre de mieux comprendre la formation de la planète, mais également de la Terre. © dimazel, Adobe Stock

À ce sujet, deux théories sont fréquemment évoquées. L'une propose que Mars se serait formée il y a 4,5 milliards d'années par la collision et l'agrégation de planétésimaux. Ces collisions titanesques auraient produit une importante quantité de chaleurchaleur, menant à la formation d'un océan de magmamagma à la surface de la jeune planète. La même théorie est évoquée pour la formation de la Terre. En refroidissant au fur et à mesure, ce magma aurait produit une croûte principalement basaltique.

Mais les récentes observations viennent questionner cette théorie et placent la seconde sur le devant de la scène. Une autre hypothèse suggère en effet que cet océan de magma n'était pas présent sur l'ensemble de la planète, et que certaines parties de Mars auraient pu avoir une origine différente et plus complexe, permettant la formation de roches avec une concentration en silicium plus élevée que dans les basaltes.

Pour l'instant, l'origine de ces roches reste un mystère. Mais leur étude pourrait permettre de mieux comprendre comment s’est formée la Planète rouge et, parallèlement, la Terre sur laquelle les témoins d'âge aussi anciens sont quasiment inexistants.