Mars possède les plus grands volcans connus de la science. Le plus grand est Olympus Mons, sur la photo ci-dessus, qui s'élève à 22 km au-dessus des plaines environnantes - plus de deux fois et demie plus haut que le mont Everest. Ce volcan éteint fait 640 km de large même à son point le plus étroit, plus grande que la distance entre Londres et Glasgow, ou Los Angeles et San Francisco. Et Olympus Mons n'est pas le seul à faire battre la Terre – trois autres volcans martiens culminent à plus de 10 km.

Mars est un petit monde. C'est la moitié du diamètre et moins de 11% de la masse de la Terre, ainsi l'existence de tels volcans était particulièrement surprenante lorsqu'ils ont été révélés par les premières images d'orbiteurs satellites recueillies par la NASA dans les années 1970. Depuis, les scientifiques ont hâte d'en savoir plus sur ces montagnes imposantes - de quoi elles sont faites, quand ils ont éclaté pour la première fois, quand ils étaient actifs pour la dernière fois, et pourquoi ils sont devenus tellement plus gros que tout sur notre propre planète. Alors comment allons-nous?

Les vaisseaux spatiaux ont renvoyé des images et des données époustouflantes sur ces volcans au fil des ans, livrant une quantité incroyable de connaissances. Nous avons beaucoup appris des cratères d'impact créés par les astéroïdes, par exemple, puisque les zones les plus anciennes de la planète ont plus de cratères que les zones plus jeunes.

De là, les scientifiques ont conclu que les volcans sur Mars ont commencé à entrer en éruption il y a plus de 3,5 milliards d'années, à peu près comparable à la distance parcourue par les éruptions sur Terre. Les éruptions martiennes les plus récentes datent peut-être de quelques dizaines de millions d'années. Aucun volcan actif n'a été découvert; au moins pas encore.

Enregistrement de rock

Les scientifiques étudient également les volcans martiens en examinant certaines météorites sur Terre. Les frappes d'astéroïdes sur Mars sont également pertinentes pour cela, car des quantités massives d'énergie sont libérées lorsque de gros astéroïdes frappent la surface. C'est souvent suffisant pour faire sauter d'autres morceaux de roche vers le haut, dont certains atteignent la Terre sous forme de météorites.

Nous avons maintenant récupéré plus de 100 échantillons de véritable roche spatiale martienne :les gaz piégés à l'intérieur correspondent à l'atmosphère martienne enregistrée par les missions Viking et Curiosity. Les météorites peuvent être examinées dans des laboratoires équipés de machines à la pointe de la technologie, trop grandes et trop lourdes pour tenir sur des engins spatiaux. Mes collègues et moi venons de publier les dernières recherches de ce type dans Nature Communications. La première analyse détaillée des taux d'éruption des volcans sur Mars à l'aide de météorites martiennes, il impliquait le Scottish Universities Environmental Research Centre, l'Université de Glasgow, Laboratoire national Lawrence Livermore en Californie, et le Natural History Museum de Londres.

Nous avons examiné six météorites qui avaient été trouvées à divers endroits au cours du siècle dernier, y compris le désert égyptien (voir à droite), Indiana dans le Midwest américain, et les champs de glace stériles de l'Antarctique. Ils avaient été éjectés ensemble dans l'espace il y a environ 11 millions d'années – c'est important car cela signifie qu'ils ont dû quitter Mars en suivant le même cratère d'impact d'astéroïde sur le même volcan.

Pour déterminer quand les roches ont éclaté à l'origine, nous avons utilisé une technique connue sous le nom de géochronologie argon-argon. Cela fonctionne en mesurant, à l'aide d'un spectromètre de masse, la quantité d'argon accumulée à partir de la décomposition naturelle du potassium. Il a montré que les météorites se sont formées il y a 1,3 milliard à 1,4 milliard d'années à partir d'au moins quatre éruptions au cours de 90 millions d'années. C'est très long pour qu'un volcan soit actif, et bien plus long que les volcans terrestres, qui ne sont généralement actifs que pendant quelques millions d'années.

Pourtant, cela ne fait qu'effleurer la surface du volcan, puisque l'impact de l'astéroïde n'aura excavé que des roches enfouies à quelques dizaines de mètres sous la surface. Quand nous parlons d'un volcan qui pourrait mesurer plus de 10 km de haut, cela ne représente qu'une très petite partie de son histoire. Elle a donc dû commencer à entrer en éruption avant la formation des roches vieilles de 1,4 milliard d'années que nous étudions.

Nous avons également pu calculer que ce volcan s'est développé exceptionnellement lentement - environ 1, 000 fois plus lentement que les volcans sur Terre. Cela indique à nouveau que pour que les volcans martiens soient devenus si grands, Mars a dû être beaucoup plus volcaniquement active dans un passé lointain. Tout cela sert à étayer les découvertes précédentes que j'ai mentionnées sur les volcans martiens datant de plus de 3,5 milliards d'années.

Connus et inconnus

L'autre raison de la taille massive des volcans martiens est que Mars manque de tectonique des plaques active. Cela a permis à la roche en fusion d'éclater à travers les mêmes parties de la croûte terrestre pendant de très longues périodes. Pour les volcans terrestres, par contre, la tectonique des plaques les éloigne de leurs sources de magma et met fin à leurs éruptions.

La dernière pièce du puzzle de nos météorites martiennes était d'où elles venaient. En enquêtant sur les photos satellites de la NASA, nous avons trouvé un candidat potentiel :un cratère assez grand pour avoir éjecté des météorites dans l'espace, mais assez jeune pour être compatible avec l'âge d'éjection de 11 millions d'années, et en terrain volcanique. Pas encore nommé, le cratère est à 900km du sommet du volcan Elysium Mons à 12,6km, plus de 2, 000km au nord du site actuel du rover Curiosity de la NASA.

Nos travaux de recherche ont souligné les différences importantes d'activité volcanique entre la Terre et Mars, mais de nombreux secrets sur ces merveilles martiennes demeurent. Les scientifiques débattent toujours des mécanismes du manteau de la planète qui entraînent de tels volcans et continuent de fournir du magma pour les éruptions aux mêmes endroits pendant si longtemps. L'âge des éruptions les plus récentes sur Mars est également encore sujet à une incertitude considérable. Et il reste encore beaucoup à découvrir sur les liens entre les volcans de la planète et son atmosphère.

Certains de ces secrets continueront d'être dévoilés grâce à l'étude des météorites martiennes, images satellites et nouveaux rovers. Pour vraiment comprendre les plus grands volcans du système solaire, cependant, nous devrons probablement collecter des morceaux de notre planète voisine à travers des missions humaines ou robotiques et les ramener sur Terre.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.