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Mars : un grand basculement a refaçonné sa surface

La surface de la planète Mars a basculé de 20 à 25 degrés voici 3 à 3,5 milliards d’années. Et c’est un vaste édifice volcanique, le plus grand du Système solaire, qui en est la cause. Par sa masse hors du commun, le dôme volcanique de Tharsis [1] a entraîné la rotation des enveloppes superficielles de Mars (sa croûte et son manteau) autour de son noyau. L’existence de ce grand basculement donne un nouveau visage à la planète Mars durant le premier milliard d’années de son histoire, à un moment où la vie aurait pu apparaitre. Elle offre aussi une réponse unique à trois mystères : on comprend enfin pourquoi les rivières se sont  formées  à l’endroit  où on les observe  aujourd’hui,  pourquoi  certains  réservoirs souterrains de glace d’eau, qualifiés jusqu’ici d’anomalie, se situent loin des pôles de Mars, et pourquoi le dôme de Tharsis est aujourd’hui centré sur l’équateur. Ces résultats sont publiés le 2 mars 2016 dans la revue Nature, par une équipe essentiellement française comprenant des chercheurs de Géosciences Paris Sud (CNRS/Université Paris-Sud), de Géosciences environnement Toulouse [2] (CNRS/Université Toulouse III – Paul Sabatier/IRD) et du Laboratoire de météorologie dynamique [3] (CNRS/École polytechnique/UPMC/ENS), ainsi qu’un chercheur du Lunar and planetary laboratory (Université d’Arizona).

Mars n’a pas toujours eu le visage que nous lui connaissons. Il y a 3 à 3,5 milliards d’années, la planète a subi un grand basculement, que vient de mettre en évidence le travail conjoint de géomorphologues, géophysiciens et climatologues. Ce n’est pas l’axe de rotation de Mars qui a bougé (phénomène que l’on appelle variation de l’obliquité) mais les parties externes (manteau, croûte) qui ont tourné par rapport au noyau interne – un peu comme si l’on faisait tourner la chair d’un abricot autour de son noyau ! Ce phénomène avait été prédit théoriquement [4], mais jamais encore démontré. L’origine de ce basculement ? Le gigantesque dôme volcanique de Tharsis. Sa formation a débuté il y a plus de 3,7 milliards d’années, vers 20° de latitude nord et l’activité volcanique s’est  poursuivie pendant plusieurs centaines de millions d’années jusqu’à former un plateau de plus de 5000 km de diamètre, environ 12 km d’épaisseur en moyenne et 1 milliard de milliards de tonnes (1/70e de la Lune). Une masse telle qu’elle a fait pivoter la croûte et le manteau de Mars. Le dôme de Tharsis s’est alors retrouvé sur l’équateur, ce qui correspond à sa nouvelle position d’équilibre.

Une nouvelle chronologie pour Mars Copyright Sylvain Boulay

 

Avant ce basculement, les pôles de Mars étaient donc différents. En 2010, Isamu Matsuyama (Université d’Arizona) avait déjà démontré grâce à un modèle géophysique que, si on retire le dôme de Tharsis de la planète, celle‐ci s’oriente différemment par rapport à son axe. Dans cette nouvelle étude, les géomorphologues Sylvain Bouley (Université Paris-Sud) et David Baratoux (Université Toulouse III – Paul Sabatier) montrent pour la première fois que les rivières étaient à l’origine réparties sur une bande tropicale sud d’une planète Mars tournant autour de pôles décalés d’une vingtaine de degrés par rapport aux pôles actuels. Ces pôles sont cohérents avec ceux calculés de manière indépendante par Isamu Matsuyama. Cette corrélation remarquable est confortée par des observations d’autres équipes scientifiques qui avaient déjà observé dans la région de ces anciens pôles des traces de fonte et de retrait de glaciers, et des preuves de glace souterraine.

Un tel basculement n’est pas anodin sur la physionomie de la planète. La forme de la planète dans cette configuration primitive a été recalculée par Isamu Matsuyama, afin d’en examiner les conséquences sur le visage de la planète Mars primitive. Cette étude modifie profondément le scénario généralement accepté, selon lequel le dôme de Tharsis se serait majoritairement formé avant 3,7 milliards d’années et préexisterait aux rivières puisque c’est lui qui leur imprimerait leur sens d’écoulement. A partir de la topographie calculée, Sylvain Bouley, Antoine Séjourné (Université Paris-Sud) et François Costard (CNRS) ont démontré que malgré un relief différent avec ou sans Tharsis, la plupart des rivières coulent, dans les deux cas, des hauts terrains cratérisés de l’hémisphère sud vers les plaines basses de l’hémisphère nord. Cette observation suggère que les rivières peuvent tout à fait être contemporaines de la formation du dôme de Tharsis.

La topographie de Mars avant le basculement permet également d’étudier le climat primitif de la planète. En utilisant les modèles climatiques du Laboratoire de météorologie dynamique, François Forget (CNRS) et Martin Turbet (UPMC) mettent en évidence, en présence d’un climat froid et d’une atmosphère plus dense que celle d’aujourd’hui, une accumulation de glaces autour de 25° Sud, dans les régions qui correspondent aux sources des rivières aujourd’hui asséchées.

Cette étude bouleverse notre représentation de la surface de Mars telle qu’elle a dû être il y a 4 milliards d’années, et modifie aussi profondément la chronologie des évènements. Selon ce nouveau scénario, la période de stabilité de l’eau liquide permettant la formation de vallées fluviales est contemporaine, et sans doute une conséquence, de l’activité volcanique du dôme de Tharsis. Le grand basculement déclenché par Tharsis a eu lieu après la fin de l’activité fluviale (-3,5 milliards d’années) et a ainsi donné à Mars le visage qu’on lui connaît aujourd’hui. Désormais, quand on s’intéressera à l’époque primitive de Mars – pour chercher des traces de vie ou d’un océan, par exemple – il faudra apprendre à penser avec cette nouvelle géographie.

Source : CNRS http://www2.cnrs.fr/presse/communique/4437.htm

Bibliographie

 Late Tharsis formation and implications for early Mars, Sylvain Bouley, David Baratoux, Isamu Matsuyama, Francois Forget, Antoine Séjourné, Martin Turbet & Francois Costard.Nature, 2 mars 2016. DOI: 10.1038/nature17171

 

 Contacts

David Baratoux l T +33 (0)6 80 65 51 29 / +221 78 152 20 69 (Sénégal)l david.baratouxSPAMFILTER@get.obs‐mip.fr

Presse CNRSl Véronique Etienne l T 01 44 96 51 37l veronique.etienneSPAMFILTER@cnrs-dir.fr

 

[1] Où se trouve Olympus Mons, la plus haute montagne du système solaire (il culmine à plus de 21 km).

[2] Le laboratoire Géosciences environnement Toulouse fait partie de l’Observatoire Midi-Pyrénées.

[3] Le laboratoire de météorologie dynamique fait partie de l’Institut Pierre Simon Laplace.

[4] Un tel phénomène a d’ailleurs pu se produire sur d’autres planètes, dont la Terre. Mais sur Terre, la tectonique des plaques en a effacé les traces éventuelles.

 Revue de presse nationale

France TV Info Planète Mars : des chercheurs français ont élucidé certains de ses mystères
20 minutes.fr Mars: Comment un volcan a transformé la planète Rouge il y a plus de 3 milliards d'années
Planet.fr Mars : comment un volcan a mis la pagaille sur la planète rouge
BFMTV.com Un volcan géant a complètement changé l'apparence de Mars
La depeche.fr Mars : des chercheurs toulousains prouvent que la planète a tourné autour de son noyau
L'Express Mars: comment un volcan géant a fait basculer la planète rouge
le Point Mars aurait été complètement remodelée il y a 3 milliards d'années
TF1 Comment des volcans géants ont façonné Mars il y a plus de 3 milliards d'années
L'Obs Comment des volcans auraient fait basculer la surface de Mars
Le Parisien Comment des volcans géants ont refaçonné la surface de Mars
Le Matin online Mars redessinée par un volcan démentiel
Futura Sciences Douze jours avant Exomars, on apprend que la planète a basculé
Le Huffington Post PHOTOS. À quoi ressemblait Mars il y a 4 milliards d'années
Le Monde Trop lourde, Mars a glissé autour de son noyau pendant son enfance
France Soir Espace: le jour où Mars a basculé
LINFO.re Comment des volcans géants ont dessiné le visage de Mars
Ciel et espace Le sol martien a basculé sous son propre poids
Génération NT La planète Mars aurait basculé pendant sa jeunesse
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Direct Matin Un volcan aussi grand que la France a redessiné la planète Mars
Gridam Un volcan gigantesque a fait basculer la planète Mars il y a 3 milliards d'années
Journal de la Science Un dôme volcanique a fait basculer la surface de Mars il y a 3 milliards d'années
Sen360 Mars a basculé pendant son enfance
La depeche.fr Un volcan trois fois plus haut que l'Himalaya a fait basculer Mars
Techniques de l'ingénieur Mars : un grand basculement a refaçonné sa surface
   
   

Revue de presse internationale

CNN - ‎3 mars 2016‎ How massive volcanoes gave Mars a makeover
Arab News - ‎3 mars 2016‎ Monster volcano changed Mars' outer layers: Study
Christian Science Monitor - ‎3 mars 2016‎ Water may have had a much longer history on Mars than we thought
Fox News - ‎3 mars 2016‎ Massive volcanic explosion reshaped Mars
Discovery News - ‎3 mars 2016‎ Monster Volcano Gave Mars Extreme Makeover
Daily Mail - ‎3 mars 2016‎ Monster volcanoes gave Mars an ancient makeover
South China Morning Post (subscription) - ‎2 mars 2016‎ Monster volcano gave Mars extreme makeover, rotating planet's surface by 20 degrees
Times of India - ‎2 mars 2016‎ How a massive volcanic eruption 'changed the face of Mars'
The Guardian - ‎2 mars 2016‎ Mars volcanoes spewed billion billion tonnes of lava, causing surface to swivel around
The New Yorker - ‎2 mars 2016‎ A New Look at Ancient Mars
UANews (press release) - ‎4 mars 2016‎ The Reason for Mars' Tumultuous Past
ZME Science - ‎4 mars 2016‎ Volcano half the size of France completely altered Martian geology
Tech Times - ‎4 mars 2016‎ Powerful Volcanic Activity Reshaped Planet Mars: Study
The Marshalltown - ‎4 mars 2016‎ Volcanic Eruption Caused Mars to Tip Over?
NH Voice - ‎4 mars 2016‎ Massive Martian volcanoes reshaped Red Planet billions of years ago into what it is today
I4U News - ‎4 mars 2016‎ Mars New Face was due to Massive Volcanoes
The Monitor Daily - ‎4 mars 2016‎ Mars Had Water for a Far Longer Time Than Believed
Inverse - ‎4 mars 2016‎ An Ancient Volcanic Eruption Gave Mars a Facelift
The Space Reporter - ‎3 mars 2016‎ Mars' surface had flowing water longer than previously believed
Space Ref (press release) - ‎3 mars 2016‎ Great Tilt Gave Mars a New Face
Universe Today - ‎3 mars 2016‎ An Ancient Volcanic Cataclysm Spun Mars Off Its Poles
World Science - ‎3 mars 2016‎ Huge volcanoes may have twisted whole Martian surface
Pulse Headlines - ‎3 mars 2016‎ The Tharsis volcanic dome: the reason behind Mars' surface
News Ledge - ‎3 mars 2016‎ Mars' Massive Tharsis Volcanic Dome Answers Ancient Mysteries
ValueWalk - ‎3 mars 2016‎ Massive Martian Volcano Reshaped The Red Planet
International Business Times UK - ‎3 mars 2016‎ Mars mega volcanoes: Tharsis dome spewed so much lava it shifted Red Planet's surface
Astronomy Now Online - ‎3 mars 2016‎ 3 March 2016 in News: Great tilt gave ancient Mars a new face
Headlines & Global News - ‎3 mars 2016‎ Mars Got A Facelift During a Cataclysmic Volcanic Event That Altered The Planet
Popular Mechanics - ‎3 mars 2016‎ Mars Had a Volcanic Blowup So Huge That It Tilted the Whole Planet
Laboratory Equipment - ‎3 mars 2016‎ Volcanoes Shifted Martian Surface 25 Degrees, French Study Shows
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