Les hautes terres du sud de Mars (qui couvrent environ les deux tiers de la surface de la planète) s'élèvent jusqu'à 5 ou 6 kilomètres plus haut que les basses terres du nord. Nulle part ailleurs dans le système solaire nous ne voyons un contraste aussi important et aussi net à cette échelle.
Quelle est la cause de cette différence spectaculaire ? Les scientifiques sont divisés sur la question de savoir si elle résulte de facteurs externes, comme une collision avec un énorme astéroïde de la taille d'une lune, ou de facteurs internes, comme le flux de chaleur à travers l'intérieur fondu de la planète.
Dans une nouvelle étude publiée dans Geophysical Research Letters , nous avons analysé les tremblements de terre détectés par l'atterrisseur Insight de la NASA, situé près de la frontière séparant les deux côtés de la dichotomie. L'étude de la façon dont les vibrations des tremblements de terre se propagent a révélé des preuves que l'origine de la dichotomie martienne se trouve au plus profond de la planète rouge.
La dichotomie martienne
L’altitude n’est pas la seule différence entre les deux côtés de la dichotomie martienne.
Les hautes terres du sud sont criblées de cratères et striées de coulées de lave volcanique gelée. En revanche, la surface des basses terres du nord est lisse et plate, presque exempte de cicatrices visibles et d'autres caractéristiques significatives.
Les mesures géophysiques et astronomiques nous ont également permis de savoir que la croûte de Mars est nettement plus épaisse sous les hautes terres du sud. De plus, les roches du sud sont magnétisées (ce qui suggère qu'elles datent d'une époque ancienne où Mars possédait un champ magnétique global), alors que celles des basses terres du nord ne le sont pas.
La dichotomie martienne a été découverte dans les années 1970, lorsque des images des sondes Viking ont montré une différence de hauteur et de densité des cratères d'impact.
La densité de surface des cratères (le nombre de cratères par unité de surface) peut être utilisée pour calculer l'âge des roches de surface : plus la surface est ancienne, plus il y a de cratères. Ainsi, les hautes terres du sud semblent plus anciennes que les basses terres du nord.
Les scientifiques pensent également qu’il y avait autrefois un vaste océan d’eau liquide sur Mars, probablement dans la même région que les plaines du nord.
Il y a beaucoup de débats à ce sujet, car l'existence ou l'absence de sédiments, de reliefs et de certains minéraux qui se forment lorsque la terre est recouverte par un océan sont utilisés comme preuve principale pour ou contre. L'existence d'eau liquide est une condition préalable à la vie, il n'est donc pas difficile de comprendre l'intérêt de la communauté scientifique et des agences spatiales pour ce problème.
Espace extérieur ou forces intérieures ?
L'origine de la dichotomie martienne est depuis longtemps une énigme dans la science planétaire. Quel type de processus naturel, de phénomène, de force cosmique ou de catastrophe graduel ou violent dans la phase initiale de Mars (étant donné l'âge des roches à la surface) pourrait apporter une réponse à cette question ?
Deux hypothèses principales ont émergé.
- La première hypothèse est celle dite endogène . Elle soutient que la différence de transfert de chaleur due à la remontée de matériaux plus chauds et à la descente de matériaux plus froids à l'intérieur du manteau martien a conduit à une dichotomie visible à sa surface.
- La deuxième hypothèse est celle de l'exogénèse , selon laquelle la cause de cette dichotomie viendrait de l'espace. Cela signifierait l'impact catastrophique d'un seul corps de la taille d'une lune ou de plusieurs corps plus petits, qui remodeleraient la surface de la planète.
Sur Terre, nous pouvons utiliser les données de centaines, voire de milliers de sismomètres pour trianguler l’emplacement d’un tremblement de terre.
Sur Mars, nous ne disposons que de données provenant d'un seul instrument installé sur l'atterrisseur Insight. Pour localiser un séisme sur Mars, nous devons mesurer la différence de temps d'arrivée entre différents types de vibrations (appelées ondes P et S).
Cela nous permet de calculer la distance jusqu'au séisme. Nous pouvons également déterminer la direction du séisme en observant le mouvement des particules sur le sol.
Une fois que nous avons mis au point un système de localisation des séismes martiens à partir des données d'Insight, nous l'avons comparé à des événements connus tels que les impacts de météorites détectés par des caméras satellites. Nous avons découvert que nos méthodes indiquaient de manière fiable un groupe de séismes martiens dans la région de Terra Cimmeria, dans les hautes terres du sud.
Nous avons ensuite étudié la façon dont les ondes S ont perdu de l'énergie en traversant la roche des hautes terres du sud. Nous avons également effectué des calculs similaires pour des tremblements de terre observés précédemment dans la région de Cerberus Fossae, dans les basses terres du nord.
La comparaison des deux a montré que les vagues perdaient de l'énergie plus rapidement dans les hautes terres du sud. L'explication la plus probable est que la roche sous les hautes terres du sud est plus chaude que dans le nord.
Ce que les tremblements de terre nous révèlent sur la dichotomie
Cette différence de température entre les deux moitiés de la dichotomie soutient l’idée que la scission a été causée par des forces internes sur Mars, et non par un impact externe.
L'explication complète de ce phénomène est assez complexe. Pour simplifier, les scientifiques ont élaboré des modèles de la façon dont cette dichotomie aurait pu se former en se basant sur une irrégularité initiale de la croûte de Mars il y a bien longtemps.
À un moment donné, Mars avait des plaques tectoniques en mouvement, comme la Terre. Le mouvement de ces plaques et de la roche en fusion sous-jacente aurait pu créer une sorte de dichotomie, qui s'est ensuite figée lorsque les plaques tectoniques ont cessé de bouger pour former ce que les scientifiques appellent un « couvercle stagnant » sur l'intérieur en fusion de la planète.
Ces événements ont peut-être ensuite permis des modèles de convection dans la roche en fusion qui peuvent expliquer la dichotomie que nous observons aujourd'hui, avec une remontée d'eau sous les hautes terres du sud et une descente d'eau sous les basses terres du nord.
Nos preuves de tremblement de terre sur une différence de température à travers la dichotomie sont cohérentes avec ces modèles.
Pour répondre de manière concluante à la question de savoir ce qui a causé la dichotomie martienne, nous aurons besoin de plus de données sur les tremblements de terre , ainsi que de modèles détaillés de la formation de Mars et de comparaisons avec la Terre et d’autres planètes. Cependant, notre étude révèle une nouvelle pièce importante du puzzle.
par Hrvoje Tkalčić et Weijia Sun, The Conversation
Fourni par The Conversation
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