Le volcanisme planétaire : les volcans Martiens - 1 .

Mars, la planète rouge, est aussi captivante par son aspect que par sa morphologie.

                         La planète rouge - MARS -  25.02.2004  photo du télescope Hubble.

Plusieurs traits saillants ressortent au premier coup d’œil : la distribution disparate des terres à sa surface, et la chaîne de volcans géants, situés près de son équateur, connue sous le nom de « Tharsis rise ».

Comme la planète Mars ne possède pas de tectonique des plaques, comment se sont formées ces structures uniques ?

Des scientifiques de la Nasa ont tracé une carte du magnétisme martien et découvert que la planète a été affectée dans son histoire par une activité tectonique .

C’est grâce aux informations de l’Orbiter de Mars global Surveyor  donnée sur 4 ans d’orbite constante autour de la planète rouge qu’une carte haute résolution du champ magnétique martien a pu être dressée : on y observe des alternances similaires inscrites dans la continuité du champ magnétique fossile terrien.

Chaque fois que la tectonique des plaques force celles-ci à se compresser, elles se redressent sous la pression des roches en fusion remontant du manteau ; après refroidissement de la nouvelle formation rocheuse, celle-ci se magnétise selon l’orientation du champ magnétique local et de l’époque. Alors que les strates se superposent progressivement, l’orientation du champ magnétique correspondant à ces épisodes spécifiques s’y inscrit.

La carte magnétique permet de voir les régions martiennes là où une nouvelle croûte a été formée à partir de matériaux amenés par le manteau remontant et se répendant en surface suite à une activité tectonique 

Une autre hypothèse osée a été émise récemment:  au lieu de plaques différentes glissant à la surface de la planète rouge, c’est l’ensemble de la croûte qui se déplace … une seule « coquille » mouvante autour de la planète.

La surface terrestre se compose de nombreuses plaques tectoniques et leur mouvement a produit une dichotomie au niveau de la croûte facilement reconnaissable : la plupart des terres émergées sont situées dans l’hémisphère nord.

 Mars, en l’absence de plaques séparées, possède sa propre dichotomie : les basses terres prédominent dans l’hémisphère nord et les hauts-plateaux sont concentrés dans l’hémisphère sud.

Deux théories s’affrontent au sujet de l’asymétrie existant entre les masses de terres dans les deux hémisphères : la première serait liée à un impact géant dans l’hémisphère nord, avec des éjectats dans l’hémisphère opposé. La deuxième privilégie des processus internes à la planète. Les partisans de cette théorie endogène suggèrent que la croûte de terres martiennes tourne autour d’un « noyau intérieur ».

Shijie Zhong, de l’université du Colorado, a démontré que la « rotation différentielle » d’une seule plaque est possible si deux conditions sont remplies : une convection « à un niveau », qui implique une remontée dans un seul hémisphère – l’autre hémisphère est dépourvu par conséquence de toute activité volcanique – ET un écartement latéral, facilité par la présence de matériaux en fusion.

Les volcans alignés  sont ARSIA, PAVONIS et ASCRAEUS.

Le volcan en haut à gauche : le géant OLYMPUS, la plus grande structure volcanique du système solaire.

Le « Tharsis rise » présente un autre mystère que la tectonique ne peut expliquer : elle contient 4 des plus grands volcans du système solaire, et trois d’entre eux sont alignés : Arsia mons, Pavonis mons et Ascraeus mons.

Leur alignements fait penser à une formation de type hawaiien, en raison d’un panache mantellique.

Ce qui serait explicable également par une remontée massive  et unique dans un hémisphère.

Bien que le « Tharsis rise » se soit formé rapidement et tôt dans l’histoire Martienne (3,8 billion d’années), Zhong pense que ce panache (cette remontée magmatique) n’est pas éteint, mais moins actif qu’au début … ce qui laisse supposer un autre épisode actif dans le futur.

D’autres volcans – Elysium mons - sont situés dans l’hémisphère opposé. Formés plus tardivement, ils l’auraient été à un moment où la planète avait moins d’eau à disposition. Quand la planète s’est « déshydratée », beaucoup de systèmes de remontée magmatique furent créés dans d’autres parties de la planète.

La région de THARSIS :

La région de Tharsis est un vaste plateau de 5.500 km. de diamètre et d'une hauteur de 6 à 10 kilomètres, qui porte sur son dos les édifices volcaniques les plus importants de la planète Mars. Cet énorme renflement de la surface martienne comprimerait la croûte sous 400 bars de pression. L'activité volcanique du dôme de Tharsis pourrait avoir commencé il y a 3 milliards d'années et s'être prolongée dans le temps pour s'achever finalement vers 800 millions d'années, très récemment donc d'un point de vue géologique.

Les principaux édifices du dôme de Tharsis sont des volcans boucliers. Caractérisés par une pente faiblement inclinée (moins de 5°), ils sont formés de la superposition d'un grand nombre de coulées. En cela, ils sont semblables aux volcans des îles Hawaï, au Piton de la Fournaise de l'île de la Réunion, aux volcans des îles Galápagos, ou encore ceux d'Afrique ou d'Islande. Leur sommet est également marqué par une caldeira, gigantesque affaissement circulaire formé généralement lors du retrait brutal du magma de la cheminée, à la suite d'une éruption importante ou de l'ouverture de fissures latérales qui vont provoquer la vidange de la chambre magmatique. Dans le cas de volcans caractérisés par des éruptions explosives, le sommet de l'édifice peut être proprement décapité, l'explosion laissant derrière elle une dépression que l'on peut aussi qualifier de caldeira. 

                                                          Pavonis Mons - 17.000 m. - diam 400 km.

Le dôme de Tharsis est surmonté par trois énormes volcans boucliers alignés le long d'une fracture de la croûte superficielle de direction nord-est sud-ouest et séparé de 700 km les uns des autres : Ascraeus Mons (18 200 mètres de haut), Pavonis Mons(14 120 mètres de haut) et Arsia Mons (17 400 mètres de haut).

Cette direction est essentielle pour comprendre les événements qui ont affecté la région de Tharsis. Les coulées de lave elles-mêmes se sont progressivement concentrées le long de fractures orientées dans la direction nord-est sud-ouest.

Si les boucliers martiens ressemblent fortement aux volcans terrestres, ils s'en distinguent toutefois par une caractéristique majeure : leur taille ! 

Arsia, Pavonis ou Ascraeus Mons sont en effet des édifices gigantesques, d'une taille démesurée ! Ils mesurent chacun 400 km de diamètre environ et s'élève à 20 km de hauteur. De la même manière, leur caldeira sont affectées du même gigantisme. La caldeira d'Arsia Mons a un diamètre de 110 km, alors que celle du volcan Mauna Loa dans les îles Hawaii ne mesure que 2,7 km de diamètre. La profondeur de ces dépressions sommitales atteint par endroit 3 à 4 kilomètres.

Les trois volcans géants du dôme de Tharsis battent déjà pas mal de record, mais avec Olympus Mons, on atteint le sommet ! Le plus célèbre des volcans martiens est situé sur la bordure nord-ouest du dôme de Tharsis, à 1600 km des trois volcans précédents.

Demain : Olympus Mons.

Sources :

- Futura Sciences : http://orbitmars.futura-sciences.com/mars7.php

- Photos Galerie martienne :

  http://orbitmars.futura-sciences.com/galerie_missions/index.php