Le Mont Sharp, dans le Cratère Gale, photographié par le rover Curiosity. © Nasa
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Une éruption volcanique explosive sur Mars a créé ce minéral rare !

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En 2016, le rover Curiosity a trouvé un minéral appelé tridymite dans des sédiments observés à l'intérieur du cratère Gale dans lequel il s'est posé il y a 10 ans exactement. Selon certains chercheurs, ce minéral se serait formé par cristallisation fractionnée dans un réservoir magmatique, avant d'être projeté dans les airs lors d'une éruption explosive pour finalement retomber et sédimenter au fond du lac qui était alors présent dans ce cratère. Il témoignerait ainsi d'une éruption explosive sur Mars où le volcanisme est majoritairement effusif...  

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La Nasa avait choisi que Curiosity atterrisse dans le Cratère Gale, car il était probable qu'il ait contenu de l'eau liquide par le passé, favorisant ainsi la recherche de traces de vie sur cette planète, ce qui est l'objectif principal de ce rover. La présence d'eau liquide au fond de ce cratère d'impact d'environ 150 km de diamètre, formé vraisemblablement à la suite de l'impact d'un petit corps céleste il y a environ 3,7 milliards d'années, a été rapidement confirmé, notamment par l'observation de roches sédimentaires à cet endroit. C'est d'ailleurs dans un « mudstone », une roche à granulométrie très fine correspondant à des argiles ou à de la boue solidifiée, que la tridymite a été remarquée, concentrée dans une couche de cette roche.

Des roches qui semblent d'origine sédimentaire sur cette photo du Cratère Gale. @NASA

Un minéral assez rare sur Terre

Ce minéral, plutôt rare sur notre Planète, est associé au volcanisme dit acide, issu de magmas qui ont subi un long refroidissement en profondeur. Ce dernier engendre la formation de cristaux, dont les éléments chimiques qui les constituent s'appauvrissent au fil du temps dans le magma. À l'inverse, les autres éléments vont s'y concentrer, comme le silicium par exemple, un élément majeur du magma et principal responsable de la viscosité de celui-ci.

Ainsi, un magma qui ne reste que très peu de temps dans les réservoirs magmatiques d'un volcan ne cristallise que très peu : il reste donc basique et est assez pauvre en silicium (environ 50 % tout de même). Il est donc peu visqueux et engendre un volcanisme basaltique, majoritairement effusif, formant des coulées qui s'étalent jusque très loin des bouches éruptives. C'est ce type de volcanisme qui est majoritaire sur Mars et qui a notamment construit les énormes volcans boucliers que l'on trouve sur cette planète : Olympus Mons, par exemple, qui fait 22,5 km de haut, ou Alba Mons dont le diamètre à la base mesure 1.600 km !

À l'inverse, si un magma reste longtemps dans le réservoir d'un volcan, il cristallise et s'enrichit en silicium : il devient acide. Par conséquent, il devient de plus en plus visqueux et engendre un volcanisme souvent fortement explosif. C'est dans ces roches acides, rhyolites et obsidiennes, que l'on trouve la tridymite sur Terre. C'est un polymorphe de la silice, de formule SiO2 : il est donc uniquement constitué de silicium et d'oxygène.

Cristaux de Tridymite. © Webmineral - Lou Perloff - Photo Atlas of Minerals

Comment ce minéral se serait-il alors retrouvé concentré au fond du lac du Cratère Gale ?

Valérie Payré et ses collaborateurs proposent ainsi qu'un magma serait resté plus longtemps que la normale dans un réservoir magmatique, permettant à la cristallisation fractionnée de s'établir durant un certain moment. L'enrichissement en silicium du magma aurait alors permis la formation de tridymite avant l'éruption explosive du volcan. Les cendres produites lors de celle-ci seraient retombées aux alentours, puis les rivières auraient amené ces cendres dans le lac où elles auraient sédimenté, formant cette couche que le rover a échantillonnée.

Si ce scénario s'avère exact, cela serait une preuve d'un volcanisme explosif sur la planète Mars, ce qui viendrait en complément de l'observation de dépôts de cendres et d'édifices qui font penser à des stratovolcans, des cônes de scories ou à des cônes de tuf... Voici pourquoi Kirsten Siebach, spécialiste de mission au sein de l'équipe Curiosity de la Nasa, pense que cela « suggère que Mars pourrait avoir une histoire volcanique plus complexe et intrigante que ce que nous aurions imaginé avant Curiosity ».

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