Éruptions volcaniques explosives qui ont projeté des jets de cendres chaudes, la roche et le gaz vers le ciel sont la source probable d'une mystérieuse formation rocheuse martienne, une nouvelle étude trouve. La nouvelle découverte pourrait aider les scientifiques à comprendre l'intérieur de Mars et son potentiel d'habitabilité passé, selon les auteurs de l'étude.

La Formation Medusae Fossae est un massif, gisement inhabituel de roche tendre près de l'équateur de Mars, avec des collines ondulantes et des mesas abruptes. Les scientifiques ont observé pour la première fois la Medusae Fossae avec le vaisseau spatial Mariner de la NASA dans les années 1960, mais étaient perplexes quant à la façon dont elle s'était formée.

Maintenant, de nouvelles recherches suggèrent que la formation a été déposée lors d'éruptions volcaniques explosives sur la planète rouge il y a plus de 3 milliards d'années. La formation est environ un cinquième de la taille des États-Unis continentaux et 100 fois plus massive que le plus grand gisement volcanique explosif sur Terre, ce qui en fait le plus grand gisement volcanique explosif connu du système solaire, selon les auteurs de l'étude.

"C'est un gisement énorme, non seulement à l'échelle martienne, mais aussi en termes de système solaire, car nous ne connaissons pas d'autre gisement qui ressemble à celui-ci, " a déclaré Lujendra Ojha, un scientifique planétaire à l'Université Johns Hopkins à Baltimore et auteur principal de la nouvelle étude publiée dans le Journal of Geophysical Research :Planètes , un journal de l'American Geophysical Union.

La formation des Medusae Fossae aurait marqué un tournant dans l'histoire de Mars, selon les auteurs de l'étude. Les éruptions qui ont créé le gisement pourraient avoir craché des quantités massives de gaz modificateurs du climat dans l'atmosphère de Mars et éjecté suffisamment d'eau pour couvrir Mars dans un océan mondial de plus de 9 centimètres (4 pouces) d'épaisseur, dit Ojha.

Les gaz à effet de serre exhalés lors des éruptions qui ont engendré les Medusae Fossae auraient pu réchauffer suffisamment la surface de Mars pour que l'eau reste liquide à sa surface, mais les gaz volcaniques toxiques comme le sulfure d'hydrogène et le dioxyde de soufre auraient modifié la chimie de la surface et de l'atmosphère de Mars. Les deux processus auraient affecté le potentiel d'habitabilité de Mars, dit Ojha.

Déterminer la source de la roche

La formation Medusae Fossae se compose de collines et de monticules de roche sédimentaire chevauchant l'équateur de Mars. La roche sédimentaire se forme lorsque la poussière de roche et les débris s'accumulent à la surface d'une planète et se cimentent au fil du temps.

Les scientifiques connaissent les Medusae Fossae depuis des décennies, mais je ne savais pas si le vent, l'eau, de la glace ou des éruptions volcaniques ont déposé des débris rocheux à cet endroit.

Des mesures radar précédentes de la surface de Mars suggéraient que les Medusae Fossae avaient une composition inhabituelle, mais les scientifiques n'ont pas pu déterminer s'il était fait de roche très poreuse ou d'un mélange de roche et de glace. Dans la nouvelle étude, Ojha et un collègue ont utilisé les données gravimétriques de divers engins spatiaux de l'orbiteur de Mars pour mesurer la densité de Medusae Fossae pour la première fois. Ils ont découvert que la roche est inhabituellement poreuse :elle est environ les deux tiers aussi dense que le reste de la croûte martienne. Ils ont également utilisé des données radar et gravimétriques en combinaison pour montrer que la densité de Medusae Fossae ne peut pas être expliquée par la présence de glace, qui est beaucoup moins dense que la roche.

Parce que la roche est si poreuse, il devait avoir été déposé par des éruptions volcaniques explosives, selon les chercheurs. Les volcans entrent en éruption en partie parce que des gaz comme le dioxyde de carbone et la vapeur d'eau dissous dans le magma forcent la roche en fusion à remonter à la surface. Du magma contenant beaucoup de gaz explose vers le ciel, projetant des jets de cendres et de roches dans l'atmosphère.

Les cendres de ces explosions tombent au sol et coulent en aval. Après qu'assez de temps s'est écoulé, la cendre se cimente dans la roche, et Ojha soupçonne que c'est ce qui a formé les Medusae Fossae. Jusqu'à la moitié de la roche tendre déposée à l'origine lors des éruptions s'est érodée, laissant derrière eux les collines et les vallées vues dans les Medusae Fossae aujourd'hui.

Comprendre l'intérieur de Mars

Les nouvelles découvertes suggèrent que l'intérieur martien est plus complexe que les scientifiques ne le pensaient à l'origine, selon Ojha. Les scientifiques savent que Mars a de l'eau et du dioxyde de carbone dans sa croûte qui permettent à des éruptions volcaniques explosives de se produire à sa surface, mais l'intérieur de la planète aurait eu besoin de quantités massives de gaz volatils - des substances qui se transforment en gaz à basse température - pour créer un dépôt de cette taille, il a dit.

« Si vous deviez distribuer les Medusae Fossae dans le monde entier, cela ferait une couche épaisse de 9,7 mètres (32 pieds) ", a déclaré Ojha. " Compte tenu de l'ampleur de ce dépôt, c'est vraiment incroyable car cela implique que le magma n'était pas seulement riche en volatiles mais aussi qu'il devait être riche en volatiles pendant de longues périodes de temps."

La nouvelle étude montre la promesse des levés gravimétriques dans l'interprétation des enregistrements rocheux de Mars, selon Kevin Lewis, un scientifique planétaire à l'Université Johns Hopkins et co-auteur de la nouvelle étude. "Les futurs levés gravimétriques pourraient aider à distinguer la glace, sédiments et roches ignées de la croûte supérieure de la planète, ", a déclaré Lewis.