Mars : des découvertes sur son activité tectonique et son potentiel pour la vie

Mars est aujourd’hui bien différente de la Terre : l’eau n’y existe qu’à l’état de glace, et son activité géologique semble presque inexistante depuis plusieurs centaines de millions d’années. La Planète rouge a pourtant connu une activité volcanique dans les débuts de son histoire, comme en témoignent ses nombreuses provinces volcaniques dont le renflement de Tharsis, dominé par Olympe Monsle plus grand édifice volcanique du Système solaire. Pourtant, près de la moitié de sa surface semble n’avoir été façonnée que par des cratères d’impacts depuis plusieurs milliards d’années : Mars ne semble pas connaître, ni avoir connu d’activité tectonique susceptible de renouveler sa croûte.

Une tectonique des plaques martienne ?

Sur Terre, l’une des conséquences de la tectonique des plaques est le renouvellement de la croûte terrestre. Prenons l’exemple de l’océan Atlantique, parcouru du nord au sud par une dorsale : c’est une frontière divergente entre deux plaques tectoniques, c’est-à-dire qu’elles s’éloignent l’une de l’autre, poussées de part et d’autre par la remontée de roches fondues provenant du manteau. Le phénomène inverse se produit à l’opposé dans les zones de subduction où une plaque plonge sous une autre vers les profondeurs de la Terre et fond dans le manteau. Ainsi, plus on s’éloigne de la dorsale, plus la croûte est vieille ; elle plonge ensuite dans le manteau avant de remonter à la surface quelques centaines de millions d’années plus tard, produisant un renouvellement continu de la surface terrestre. D’après nos connaissances actuelles, Mars ne connaît quant à elle pas d’activité tectonique ; mais certains planétologues suggèrent que la planète n’a pas toujours été aussi inactive.

Sa surface présente en effet des structures très particulières, et les scientifiques distinguent généralement trois régions géologiquement distinctes à la surface de Mars : le renflement de Tharsis, un vaste soulèvement volcanique qui recouvre près d’un quart de la surface martienne, les hauts plateaux de l’hémisphère sud qui présentent une surface fortement cratérisée et donc très âgée, et les basses plaines de l’hémisphère nord avec une surface plus jeune et une altitude moyenne d’élévation de plusieurs kilomètres plus faible que dans l’hémisphère sud. L’origine de cette différence notable d’altitudes, appelée dichotomie martienne, ne fait pas encore consensus parmi la communauté scientifique, mais certains planétologues suggèrent qu’elle pourrait avoir été causée par des processus tectoniques. De précédents travaux ont de plus montré que la croûte martienne présentait certaines anomalies magnétiques, qui sur Terre indiquent une activité tectonique ; d’autres suggéraient que les nombreuses zones de faille, comme le réseau de canyons de Valles Marineris, pouvaient être le signe de divergences tectoniques. En cherchant à percer le mystère de l’histoire tectonique martienne, une équipe de planétologues s’est penchée sur la région du bassin d’Eridiana, situé sur l’hémisphère sud de la planète : en plus de présenter de nombreuses anomalies magnétiques, la croûte semble ici moins dense et plus épaisse que dans d’autres régions martiennes.

Un analogue aux débuts de la tectonique terrestre ?

En analysant les données morphologiques et minéralogiques relevées par plusieurs sondes observant la région (dont Mars Global Surveyor, Orbiter de reconnaissance de Mars et Mars Odyssey), l’équipe de scientifiques a identifié de nombreuses structures volcaniques jusque-là inconnues, dont des dômes volcaniques, des strato-volcans, des boucliers pyroclastiques et des chaudières. Ils présentent leurs résultats dans la revue Nature. Selon eux, ces structures volcaniques sont toutes des vestiges de l’intense activité géologique qu’a connue la région il y a environ quatre milliards d’années… et seraient le signe d’une activité tectonique passée ! Les scientifiques suggèrent en effet que ces structures volcaniques se soient formées lors d’une tectonique verticale, dite sagduction : les mouvements tectoniques y sont essentiellement verticaux et causés par des différences de densité dans la croûte, laquelle s’affaisse ou gonfle par endroits. Les modèles indiquent d’ailleurs que la Terre a connu une activité tectonique similaire il y a environ trois milliards d’années, avant sa transition à une tectonique des plaques, davantage caractérisée par des mouvements horizontaux.

En plus de favoriser l’hypothèse d’une ancienne activité tectonique martienne, ces résultats intéressent également les exobiologistes : le bassin d’Eridiana est supposé avoir contenu un ancien lac (ou paléo-lac) atteignant jusqu’à un kilomètre de profondeur. De précédents travaux y avaient déjà montré la présence de dépôts volcaniques vraisemblablement formés en présence d’eau, dont l’existence semble corroborer avec les nombreuses structures volcaniques nouvellement mises au grand jour. Le bassin d’Eridiana pourrait ainsi avoir été le siège de processus hydrothermaux. Certains scénarios concernant l’émergence de la vie sur Terre suggèrent que les premiers organismes vivants terrestres seraient apparus près de cheminées hydrothermales… La découverte pourrait donc influencer la chasse aux signes de vie passée sur la Planète rouge, actuellement menée par les rovers Curiosité et Persévérance.