A contre-courant avec les coulées de lave
Des coulées de lave primitives ont formé les immenses canyons et systèmes de ravins sur Mars. L'eau, en revanche, était bien trop rare sur la planète rouge pour creuser ces gigantesques vallées dans le paysage. C'est le résultat d'une étude de plusieurs années menée par Giovanni Leone, spécialiste des sciences de la Terre à l'ETH.
Dès le 19e siècle, un astronome italien les a décrits pour la première fois sous le nom de "Canali" : Dans la région équatoriale de Mars, on distingue bien un système réticulé frappant de profonds canyons, connu sous le nom de Labyrinthus Noctis. Il débouche sur un autre canyon géant, le Valles Marineris. Celui-ci mesure 4000 kilomètres, 200 kilomètres de large et sept de profondeur. Ensemble, ils traverseraient les ?tats-Unis de la c?te ouest à la c?te est.
Vu depuis l'orbite, ces canyons ressemblent à des canyons terrestres créés par l'eau. La plupart des chercheurs ont donc supposé que de gigantesques coulées devaient également avoir creusé le Labyrinthus Noctis et le Valles Marineris dans la surface de Mars. Une autre possibilité est que des processus tectoniques aient pu conduire à la plus grande rupture de faille d'une planète de notre système solaire.
Les coulées de lave responsables des ravins
Loin de là, affirme désormais Giovanni Leone, un spécialiste du volcanisme sur les planètes qui travaille dans le groupe de travail du professeur de l'ETH Paul Tackley à l'Institut de géophysique. Seules les coulées de lave auraient eu la force et la masse de creuser ces énormes gorges dans la surface de Mars. L'étude à ce sujet vient d'être publiée dans le Journal of Volcanology and Geothermal Research.
Au cours des dernières années, Leone s'est intéressé de près aux structures de ces canyons et à leurs déversements dans Ares Valles et Chryse planitia, une immense plaine située dans l'hémisphère nord de Mars'. Il a observé des milliers d'images de surface à haute résolution prises par plusieurs sondes martiennes et accessibles sur plusieurs bases de données d'images de l'US Geological Survey, y compris les plus récentes de "Mars Reconnaissance Orbiter".
Aucune érosion due à l'eau n'est visible
Sa conclusion est claire : "Tout ce que j'ai reconnu sur ces images, ce sont des structures de lave telles que nous les connaissons sur terre", souligne-t-il, "je n'ai vu sur aucune des images les signes typiques d'une érosion causée par l'eau". Mais il n'en a que très rarement trouvé des traces - par exemple des dép?ts de sel aux endroits où l'eau s'est évaporée du sol, ou des traces d'érosion sur les éventails de débris des glissements de terrain. "Le volcanologue ne peut pas non plus expliquer d'où auraient pu provenir les gigantesques masses d'eau qui ont pu former ces canyons.
Localiser la source des coulées de lave
Le modèle explicatif de Leone présente donc une autre histoire de la formation, de la source à l'embouchure du système de gorges. Il a localisé la source des coulées de lave dans la région volcanique de Tharsis. De là, des tunnels de lave s'étendent jusqu'au début du Labyrinthus Noctis. Lorsque la pression d'une éruption se rel?chait, les plafonds des tunnels s'effondraient partiellement. C'est ainsi que se sont formées n cha?nes de trous presque circulaires, les "pit chains".
Si la lave s'écoulait à nouveau dans les tunnels, elle déchirait complètement les plafonds - de profondes tranchées en forme de V se formaient. Par la fusion du matériau de base et des bords, mais aussi par une érosion purement mécanique, les masses de lave ont raboté un lit de plus en plus profond et large, formant des canyons dont les bords devenus instables ont glissé. La lave qui suivait emportait les débris des glissements de terrain ou les recouvrait. "Plus la lave coulait, plus le canyon s'élargissait", explique Leone.
Le planétologue a étayé son modèle explicatif par des mesures d'altitude et de surface effectuées par différentes sondes martiennes. Ainsi, les vallées du Labyrinthus Noctis présentent la forme en V typique des jeunes vallées de lave dont les toits des tunnels se sont complètement effondrés. Les bords supérieurs de ces vallées se trouvent toutefois à la même hauteur. S'il y avait eu des influences tectoniques, les bords supérieurs ne seraient pas au même niveau, explique-t-il. "Sur Mars, il n'y a ni plaques migrantes ni zones de subduction". Le fait qu'il en aurait fallu des dizaines de millions de kilomètres cubes pour créer des fossés et des canyons aussi profonds plaide contre l'utilisation de l'eau comme force de formation. Pour cela, il aurait fallu que presque toute l'eau atmosphérique de l'histoire martienne soit concentrée dans Labyrinthus Noctis.
En outre, l'atmosphère de Mars est trop ténue et les températures trop froides. L'eau qui remonterait à la surface ne resterait pas liquide, fait-il remarquer : "Comment un flux d'une taille et d'une force suffisantes pourrait-il se former dans de telles conditions ?"
La vie moins probable
L'étude de Leone pourrait avoir des conséquences importantes. "Si l'on suppose que la lave a formé le Labyrinthus Noctis et le Valles Marineris, il y a probablement toujours eu beaucoup moins d'eau sur Mars que ce que la communauté scientifique a supposé", explique-t-il. Dans le passé, très peu de pluie est tombée sur Mars. Cela n'aurait jamais été suffisant pour creuser des ravins aussi profonds et vastes. L'océan peu profond au nord de l'équateur martien aurait été beaucoup plus petit que ce que l'on pensait - ou espérait. Il n'aurait existé qu'autour du p?le nord. La probabilité que la vie ait existé ou existe sur Mars serait donc également beaucoup plus faible.
Leone peut imaginer les tunnels de lave encore existants comme lieu de séjour pour les êtres vivants. Ceux-ci offriraient une protection contre le fort rayonnement UV sur Mars. Il propose donc de réaliser une mission sur Mars dans le but d'explorer les tunnels de lave. Il estime qu'il est possible de faire passer un rover par un trou dans le toit d'un tunnel et d'y chercher des traces de vie. "On pourrait déterminer les endroits appropriés sur la base de mes données", explique Leone.
Nager à contre-courant
Avec son étude, l'Italien nage à contre-courant, renversant peut-être un dogme. La plupart des travaux des 20 dernières années ont porté sur la question de l'eau sur Mars et sur la manière dont elle aurait pu ronger ces canyons. Certes, dès 1977, un chercheur a émis l'idée que Valles Marineris aurait pu être formée par de la lave. Mais il n'a pas réussi à s'imposer. Leone explique cela par une vision en tunnel de la planète rouge et par le mainstream dominant dans la recherche martienne. Pendant des décennies, on a toujours raconté la même chose et fait des recherches ciblées, sans parvenir à une percée. Il se trompe peut-être, mais la science ne peut progresser que si d'autres modèles de pensée sont pris en considération. "Je m'attends maintenant à un débat houleux", dit Leone. "Mais mes preuves sont solides".
Référence bibliographique
Leone G. A network of lava tubes as the origin of Labyrinthus Noctis and Valles Marineris on Mars. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 2014. 277 : 1-8. Publication en ligne du 1er mai 2014. DOI : page externe10.1016/j.jvolgeores.2014.01.011
Galerie d'images Canyons martiens
-
L'érosion des bords du canyon par la lave a provoqué des glissements de terrain qui ne montrent aucun signe d'érosion par l'eau. (Image : NASA/JPL/Université de l'Arizona) -
Ecoulement de lave (flèche noire) et bords d'écoulement (flèche blanche) dans le Labyrinthus Noctis. (Image : NASA/JPL/Université de l'Arizona) -
Une cha?ne de trous ronds indique le toit partiellement effondré d'un tunnel de lave. (Image : NASA/JPL/Université de l'Arizona) -
Les canyons de Valles Marineris se sont probablement formés avant tout gr?ce à la force érosive des coulées de lave. (Image : ESA/DLR/FU Berlin, G. Neukum) -
La lave (à Hawa?) est visible à travers un "skylight". De telles coulées déchirantes de roches liquides ont probablement créé les canyons martiens. (Image : USGS)