« La croûte de Mars serait poreuse ! »

 

Une nouvelle analyse du champ de gravité de Mars semble montrer que la croûte de cette planète serait moins dense que ce que l’on pensait. Ne serait-elle pas poreuse ?

  • Du champ de gravité d’une planète peut être déduite sa structure, comme l’épaisseur de sa croûte, laquelle reflète son histoire. Un orbiteur, sensible à la gravité, peut cartographier les fluctuations de ce champ de gravité.
  • Sur Mars, curieusement, les basaltes et les andésites qui la constituent semblent en quelque sorte poreux d’après les dernières analyses.

Dans les coulisses de Mars Insight, le premier sismomètre de la Planète rouge  Bienvenue dans les coulisses de la préparation du sismomètre Seis, développé par le Cnes, qui sera installé sur la douzième mission du programme américain Discovery, Insight. Prévue pour une arrivée sur Mars à la fin novembre 2018, cette station fixe déploiera ses instruments pour, littéralement, écouter battre le cœur de la Planète rouge et nous livrer, durant au moins deux ans, des informations inédites sur sa structure interne et sa longue histoire géologique. 

L’épaisseur et la composition minéralogique de la croûte de la Terre est un reflet de son origine, de sa dynamique et donc de son histoire, notamment thermique. Le fond des océans est constitué de basalte et la croûte océanique, plus mince que la croûte continentale, est formée pour l’essentiel de granitoïdes (auxquels s’ajoutent des roches sédimentaires et métamorphiques), dont la composition est proche de celles d’autres roches plutoniques et volcaniques, les rhyolites et les andésites. Toutes ces données s’interprètent bien dans le cadre de la théorie de la tectonique des plaques.

Métamorphosés en planétologues, les géologues jouent aux mêmes jeux, par exemple sur la Lune et Mars en échantillonnant leurs roches mais aussi en déterminant l’épaisseur de la croûte. Ces deux astres, en effet, ont un jour contenu suffisamment de chaleur interne pour subir une différentiation, ce processus qui, sur Terre, a engendré le manteau, le noyau et la lithosphère. La Lune et Mars doivent avoir vécu une histoire semblable mais, bien sûr, avec des différences.

De gauche à droite, des cartes de la topographie, du champ de gravité et de l’épaisseur de la croûte de Mars. © NASA, GSFC, Scientific Visualization Studio 

Mars possède-t-elle une croûte océanique andésitique et des continents basaltiques ?

L’étude du champ de gravité des planètes permet de poser des contraintes sur leur structure interne et c’est pour cette raison que les chercheurs de la Nasa ont lancé il y a quelques années la mission Gravity Recovery and Interior Laboratory (Grail). Elle a permis de préciser l’épaisseur de la croûte lunaire. Les orbiteurs autour de Mars permettent également de faire parler son champ de gravitation et de préciser l’épaisseur de la croûte martienne en combinant les données du champ de gravité avec l’altimétrie laser, qui fournit une topographie précise.

Ce champ de gravité se mesure par effet Doppler. En effet, la vitesse d’un orbiteur est directement affectée par les distributions et les densités de masses qu’il survole. Au-dessus d’un déficit de masse, par exemple, l’attraction gravitationnelle étant plus faible, la sonde a tendance à s’écarter de la planète en ralentissant très légèrement. C’est ce genre de mesures qui a été réalisé lors de la mission Mars Global Surveyor.

Des estimations de la nature et de l’épaisseur de la croûte martienne ont donc déjà été fournies par les missions martiennes depuis plusieurs années. Elles complètent notre connaissance de la topographie et de la minéralogie de la surface de Mars qui sont quelque peu surprenantes par rapport à celles de la Planète bleue. Ainsi, il existe un contraste frappant entre les hémisphères nord et sud. Au nord, les altitudes sont basses, faisant penser à un fond d’océan alors qu’au sud, le niveau élevé évoque les continents terrestres. Mais les « continents » martiens sont faits essentiellement de basaltes alors que les « océans » martiens sont constitués d’andésites. Il y a toutefois une similitude avec la Terre, car la croûte de l’hémisphère nord est moins épaisse que celle de l’hémisphère sud.

La dernière carte de l’épaisseur de la croûte de masse avec sa nouvelle densité. © NASA 

Les planétologues cherchent encore à décrypter les messages cachés dans ces données géologiques afin de préciser l’histoire de Mars (y a-t-il eu une tectonique des plaques par exemple ?) et donc d’améliorer notre recherche de traces de vie potentielles. Récemment, ils ont précisé l’épaisseur de la croûte martienne en ré-analysant les données gravimétriques des orbiteurs martiens, comme les chercheurs l’expliquent dans un article paru dans Geophysical Research Letters. Ils ont utilisé une nouvelle technique mathématique s’aidant des données altimétriques, déjà testée sur les données gravimétriques lunaires avant la mission Grail. La meilleure résolution de la cartographie du champ de gravité fournie par les deux sondes de la mission a permis de vérifier que cette technique apportait effectivement des informations cachées dans les signaux à plus basse résolution.

Ces résultats montrent que la croûte pourrait être moins dense que ce que l’on pensait. Si sa composition minéralogique et son épaisseur sont bien celles que les planétologues supposent (une erreur n’est pas à exclure), alors il n’y a qu’une explication possible : la croûte martienne serait en quelque sorte poreuse… Nous en saurons sans doute plus avec la mission Mars Insight.

Sources

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