Les tremblements de Mars et le volcanisme récent suggèrent que Mars a toujours un panache de manteau

Agrandir / L’une des failles de la région de Cerebrus Fossae, potentiellement créée par l’étirement de la croûte entraînée par un panache du manteau.

L’atterrisseur Mars InSight comprenait le premier sismographe placé sur la planète rouge, et il a tout capté, des tremblements de terre aux impacts, et a fourni de nombreuses nouvelles informations sur l’intérieur de Mars. Mais peut-être que sa découverte la plus frappante a été que presque toute l’activité sismique de Mars semble provenir d’un seul endroit, un site appelé Elysium Planitia.

Cette zone est également le site de l’activité volcanique la plus récente que nous ayons détectée sur Mars. Dans un article publié cette semaine, les scientifiques affirment que les deux dérivent d’une seule source : un panache de matière chaude s’élevant à travers le manteau. C’est le genre d’activité géologique qui crée des points chauds comme l’Islande et Yellowstone sur Terre, mais on pensait que Mars s’était trop refroidie pour supporter ces activités.

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Elysium Planitia est une région généralement plate couvrant environ un million de kilomètres carrés. C’est juste au bord des basses terres du nord de Mars, mais il se trouve à près d’un kilomètre au-dessus d’eux. Beaucoup de ses caractéristiques sont anciennes, y compris une série de crêtes que l’on pense être causées par la compression de l’intérieur de Mars lors de son refroidissement. Mais il présente également des signes d’activité volcanique récente, mais pas autant que la région voisine de Tharsis, qui contient les plus grands volcans de Mars.

Au lieu de cela, il y a des signes de grandes inondations de matériaux volcaniques libérés par de grandes fissures dans Elysium Planitia. Il existe également des signes de coulées pyroclastiques qui semblent être le produit de l’activité volcanique la plus récente sur la planète rouge, datant d’il y a moins de 200 000 ans.

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Ces signes l’ont rendu intéressant pour les scientifiques et l’une des raisons pour lesquelles l’atterrisseur InSight a été envoyé dans la région. Et, pour autant que nous ayons pu le dire, tous les tremblements de terre importants proviennent de cette région.

De toute évidence, l’activité volcanique et les tremblements de terre sont susceptibles d’être liés. La question est de savoir comment.

Il existe des explications potentielles à ces caractéristiques et à d’autres d’Elysium Planitia, mais les chercheurs affirment qu’un panache chaud du manteau est le seul qui ait un sens. “Bien que des explications alternatives puissent exister pour certaines de ces observations”, écrivent-ils, “seul un panache actif du manteau peut les expliquer toutes”.

C’est un panache

Comme mentionné ci-dessus, Elysium Planitia présente une série de fractures généralement associées à la compression, et on pense que celles-ci sont le produit d’un ancien terrain qui s’affaisse à mesure que l’intérieur de Mars se refroidit. Mais Elysium Planitia est également près d’un kilomètre plus haut que le terrain des basses terres environnantes, ce qui suggère qu’il pourrait avoir été élevé par des forces tectoniques. Il y a aussi le Cerberus Fossae, une série de ce qui semble être des évents volcaniques, et les dépôts qui en dérivent.

Ces gisements sont étendus, ce qui suggère qu’une source majeure de magma a alimenté l’activité dans la région, ce qui exclut une source potentielle de roche. Bien qu’ils soient répandus, les dépôts ne sont généralement pas plus épais qu’environ 100 mètres, ce qui signifie qu’ils ne peuvent pas tenir compte de l’élévation de la zone. Et les mesures des variations locales de l’attraction gravitationnelle suggèrent que l’élévation de l’Elysium Planitia est soutenue depuis les profondeurs de la croûte. Enfin, le matériau volcanique de la région a des niveaux de fer beaucoup plus élevés que les autres régions de Mars, une caractéristique trouvée dans le volcanisme entraîné par les panaches du manteau sur Terre.

Les chercheurs suggèrent donc que la région avait subi la faille de contraction normale qui semble répandue sur toute la surface de Mars. Mais plus récemment, un panache du manteau a atteint la croûte en dessous, élevant la région et ajoutant les sortes de failles associées aux évents volcaniques de Cerberus Fossae.

Ils ont donc construit un modèle de panache du manteau et l’ont ajusté jusqu’à ce qu’il corresponde aux diverses caractéristiques de surface et aux données sismiques de la région. Sur la base du modèle, ils estiment que le panache a un diamètre d’environ 4 000 kilomètres et une épaisseur d’environ 200 à 500 kilomètres dans la zone immédiatement sous la croûte. Ils estiment également qu’il est de 100 à 300 Kelvin plus chaud que le matériau environnant.

Comment est-ce arrivé?

Les niveaux d’activité trouvés à Elysium Planitia sont bien inférieurs à ceux des sites pilotés par des points chauds ailleurs sur Mars, et ils se situent au bas de l’échelle de ce que vous verriez sur des sites similaires sur Terre. Mais la surprise est que cela se produit du tout. Une activité antérieure entraînée par les panaches du manteau aurait dû éliminer une partie de l’eau de l’intérieur de Mars, rendant plus difficile la fonte des roches. La compression préalable de la région devrait également rendre plus difficile pour la roche en fusion de se frayer un chemin vers la surface.

Mais, plus important encore, l’intérieur de Mars aurait dû s’être considérablement refroidi depuis la période où Mars a construit les volcans massifs de Tharsis. En fait, certains modèles de l’intérieur de Mars ont suggéré que ce type d’activité aurait dû prendre fin à ce stade de l’histoire de la planète. Il peut donc être essentiel de comprendre ce qui se passe ici pour améliorer ces modèles.

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Malheureusement, c’est là que le gros problème avec InSight rend les choses difficiles. Il était censé déployer un outil qui mesure le flux de chaleur de l’intérieur de Mars vers sa surface, ce qui aurait dû éclairer tout matériau chaud à proximité (le site d’atterrissage d’InSight se trouve juste au-dessus du panache du manteau proposé). Mais l’équipe de l’atterrisseur n’a pas réussi à insérer l’instrument dans Mars et a finalement abandonné les tentatives pour le faire fonctionner.

Mais le nouveau document suggère définitivement qu’Elysium Planitia mérite un coup d’œil supplémentaire.

Astronomie naturelle2022. DOI: 10.1038/s41550-022-01836-3  (About DOIs).

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