Crédit :Université du Colorado à Boulder
L'origine et la nature de Mars sont mystérieuses. Il a des hémisphères géologiquement distincts, avec des plaines lisses au nord et cratérisées, terrain de haute altitude dans le sud. La planète rouge possède également deux petites lunes oblongues de forme étrange et une composition qui la distingue de celle de la Terre.
Une nouvelle recherche menée par Stephen Mojzsis, professeur à l'Université du Colorado à Boulder, décrit une cause probable de ces caractéristiques mystérieuses de Mars :un impact colossal avec un gros astéroïde au début de l'histoire de la planète. Cet astéroïde - de la taille de Cérès, l'un des plus gros astéroïdes du système solaire - s'est écrasé sur Mars, a arraché une partie de l'hémisphère nord et laissé un héritage d'éléments métalliques à l'intérieur de la planète. L'accident a également créé un anneau de débris rocheux autour de Mars qui se sont peut-être regroupés plus tard pour former ses lunes, Phobos et Déimos.
L'étude est parue en ligne dans la revue Lettres de recherche géophysique , une publication de l'American Geophysical Union, en juin.
"Nous avons montré dans cet article - qu'à partir de la dynamique et de la géochimie - que nous pouvions expliquer ces trois caractéristiques uniques de Mars, " dit Mojzsis, professeur au département des sciences géologiques de CU Boulder. "Cette solution est élégante, en ce sens qu'il résout trois problèmes intéressants et en suspens sur la façon dont Mars est née."
Les astronomes se sont longtemps interrogés sur ces caractéristiques. Il y a plus de 30 ans, les scientifiques ont proposé un grand impact d'astéroïde pour expliquer les élévations disparates des hémisphères nord et sud de Mars; la théorie est devenue connue sous le nom d'« hypothèse à impact unique ». D'autres scientifiques ont suggéré que l'érosion, la tectonique des plaques ou les océans anciens auraient pu sculpter les paysages distincts. Le soutien à l'hypothèse de l'impact unique s'est accru ces dernières années, soutenu par des simulations informatiques d'impacts géants.
Mojzsis pensait qu'en étudiant l'inventaire des éléments métalliques de Mars, il pourrait peut-être mieux comprendre ses mystères. Il a fait équipe avec Ramon Brasser, astronome au Earth-Life Science Institute du Tokyo Institute of Technology au Japon, à creuser.
L'équipe a étudié des échantillons de météorites martiennes et s'est rendu compte qu'une surabondance de métaux rares, comme le platine, l'osmium et l'iridium — dans le manteau de la planète nécessitaient une explication. De tels éléments sont normalement capturés dans les noyaux métalliques des mondes rocheux, et leur existence laissait entendre que Mars avait été bombardée d'astéroïdes tout au long de son histoire. En modélisant comment un gros objet tel qu'un astéroïde aurait laissé de tels éléments, Mojzsis et Brasser ont exploré la probabilité qu'un impact colossal puisse expliquer cet inventaire de métaux.
Une vue topographique globale en fausses couleurs de Mars à partir de l'expérience Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA). La résolution spatiale est d'environ 15 kilomètres à l'équateur et moins aux latitudes plus élevées, avec une précision verticale de moins de 5 mètres. La figure illustre les caractéristiques topographiques associées au resurfaçage des basses terres de l'hémisphère nord à proximité du bassin d'impact Utopia (au centre proche de l'image en bleu). Crédit :Équipe scientifique MOLA
Les deux scientifiques ont d'abord estimé la quantité de ces éléments à partir de météorites martiennes, et déduit que les métaux représentent environ 0,8 pour cent de la masse de Mars. Puis, ils ont utilisé des simulations d'impact avec des astéroïdes de différentes tailles frappant Mars pour voir quelle taille d'astéroïde accumulait les métaux au rythme auquel ils s'attendaient au début du système solaire.
Sur la base de leur analyse, Les métaux de Mars s'expliquent le mieux par une collision massive de météorites il y a environ 4,43 milliards d'années, suivi d'une longue histoire de petits impacts. Dans leurs simulations informatiques, un impact d'un astéroïde au moins 1, 200 kilomètres (745 miles) de diamètre étaient nécessaires pour déposer suffisamment d'éléments. Un impact de cette taille aurait également pu changer radicalement la croûte de Mars, créant ses hémisphères distinctifs.
En réalité, Mojzsis a dit, la croûte de l'hémisphère nord semble être un peu plus jeune que les anciennes hautes terres du sud, qui serait d'accord avec leurs conclusions.
"Ce qui est surprenant, c'est à quel point cela s'intègre bien dans notre compréhension de la dynamique de la formation des planètes, " dit Mojzsis, se référant à l'impact théorique. "Un événement d'un tel impact s'intègre élégamment dans ce que nous comprenons de cette période de formation."
Un tel impact aurait également généré un anneau de matière autour de Mars qui s'est ensuite fusionné en Phobos et Deimos; cela explique en partie pourquoi ces lunes sont constituées d'un mélange de matériaux natifs et non martiens.
À l'avenir, Mojzsis utilisera la collection de météorites martiennes de CU Boulder pour mieux comprendre la minéralogie de Mars et ce qu'elle peut nous dire sur un éventuel impact d'astéroïde. Un tel impact aurait dû initialement créer des amas inégaux de matière astéroïde et de roche martienne native. Heures supplémentaires, les deux réservoirs de matière se sont mélangés. En regardant des météorites d'âges différents, Mojzsis peut voir s'il existe d'autres preuves de ce modèle de mélange et, donc, potentiellement fournir un support supplémentaire pour une collision primordiale.
"Les bonnes théories font des prédictions, " dit Mojzsis, se référant à la façon dont la théorie de l'impact peut prédire la composition de Mars. En étudiant les météorites de Mars et en les reliant à des modèles de formation de planètes, il espère mieux nous faire comprendre à quel point les anciens astéroïdes ont radicalement changé la planète rouge à ses débuts.
