Science planétaire

Paysage martien

Un géologue américain affirme avoir trouvé les premières preuves solides de la tectonique des plaques sur Mars en étudiant les images satellites d’une énorme cuvette à la surface martienne. On pensait jusqu’à présent que les mouvements tectoniques n’étaient présents que sur Terre.

An Yin, professeur de géologie à l’Université de Californie à Los Angeles, a repéré l’activité tectonique de Valles Marineris – un système de canyon de 4000 km de long nommé d’après l’orbiteur martien Mariner 9 qui a découvert le système dans les années 1970. Valles Marineris s’étend sur un cinquième de la surface martienne et atteint des profondeurs allant jusqu’à 7 km. Le Grand Canyon de 1,6 km de profondeur de la Terre est une simple égratignure de surface en comparaison.

La formation de Valles Marineris n’est toujours pas comprise malgré quatre décennies de recherche. La théorie la plus largement acceptée est que l’écartement de la surface martienne a créé le système, semblable à la façon dont les vallées de rift se forment sur Terre, la fissure résultante étant approfondie par l’érosion. Mais Yin a maintenant trouvé des preuves pour un processus complètement différent.

À la recherche d’indices

Yin a utilisé des images à haute résolution prises par plusieurs orbiteurs de Mars, dont Mars Odyssey et Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA. Il s’est particulièrement concentré sur la région sud de Valles Marineris, où une cuvette de 2400 km de long relie trois grands canyons: le Ius, Mélas et Coprates Chasmata. Il a minutieusement parcouru ces images pour rechercher des « indicateurs cinématiques » sur la surface martienne – des marques qui révèlent comment la croûte s’est déplacée. Il a découvert des failles dans la cuvette de Coprates de Ius Melas avec une orientation inclinée cohérente, ce qui indique un mouvement de cisaillement horizontal. Il a également remarqué des glissements de terrain « sans tête » au fond de la cuvette, c’est–à-dire des glissements de terrain sans source traçable, probablement causés par un mouvement horizontal de la croûte depuis les glissements de terrain.

De plus, Valles Marineris est exceptionnellement longue et droite. « Sur Terre, il n’y a qu’un seul type de défaut qui peut faire une trace très droite et linéaire », explique Yin, « et c’est un défaut « strike-slip » – un défaut qui se déplace horizontalement sur une très grande distance. »Il ajoute également que les roches des deux côtés de Valles Marineris sont extrêmement plates, alors que les roches proches d’une faille ont tendance à être inclinées.

Californie sur Mars

Yin a étudié les décalages de trois caractéristiques de surface autour de la zone de faille pour estimer l’ampleur du glissement. Les trois mesures ont donné à peu près la même valeur – 150 km – pour la distance totale parcourue par la faille. En comparaison, la faille de San Andreas en Californie s’est déplacée d’environ 300 km, ce qui signifie que, à l’échelle des rayons des planètes, les deux failles sont similaires (le rayon de la Terre est environ le double de celui de Mars).

Toutes les preuves de Yin indiquent un système de glissement à la limite d’une plaque, autrement connu sous le nom de faille de transformation. « Si vous avez des blocs rigides sur la lithosphère d’une planète qui se déplacent horizontalement sur une grande distance, alors c’est la tectonique des plaques », explique Yin. Il nomme les deux plaques « Valles Marineris North » et « Valles Marineris South ».

« De toute évidence, si la reconstruction est correcte, il s’agit d’une grande faille de transformation », explique Norm Sleep, professeur de géophysique à l’Université de Stanford. Sleep fait également remarquer que la faille devrait avoir « un effet de subduction nette à une extrémité et un effet de propagation nette à l’autre ».

« L’extrémité orientale est un « centre de propagation » sans éruption de roches volcaniques », confirme Yin, « alors que l’extrémité occidentale est une zone d’extension remplie de roches volcaniques. »

Tectonique primitive

Yin estime que la zone de faille de Valles Marineris est toujours active aujourd’hui mais que les tremblements – ou « tremblements de Mars » – sont probablement des occurrences rares. « Si notre histoire de Mars est correcte, tout a évolué très lentement, tectoniquement », dit-il, « de sorte que la faille trouvée dans Valles Marineris peut se réveiller une fois tous les millions d’années. »

Ce rythme géologique lent peut expliquer pourquoi la planète rouge est à un stade primitif de la tectonique des plaques par rapport à la Terre. Yin note que l’activité tectonique des plaques sur Mars est localisée, ne couvrant qu’environ 20 à 25% de la surface martienne – le reste de Mars ne révèle aucun signe d’activité tectonique.

Alors pourquoi la Terre et Mars ont-elles une tectonique des plaques mais pas Mercure et Vénus? Yin pense que cela est lié à la densité de la croûte d’une planète lors de sa formation précoce, ce qui déterminerait si des morceaux de croûte fracturés pourraient se subducter dans le manteau sous-jacent. Il espère publier cette hypothèse dans un futur article.

La recherche est décrite dans Lithosphère.

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée.