Les chutes de cendres provenant d'anciennes explosions volcaniques sont la source probable d'un étrange gisement minéral près du site d'atterrissage du prochain rover martien de la NASA, une nouvelle étude trouve. La recherche, publié dans la revue Géologie , pourrait aider les scientifiques à établir une chronologie de l'activité volcanique et des conditions environnementales au début de Mars.

"C'est l'une des preuves les plus tangibles à ce jour de l'idée que le volcanisme explosif était plus courant au début de Mars, " a déclaré Christophe Kremer, un étudiant diplômé de l'Université Brown qui a dirigé les travaux. « Comprendre à quel point le volcanisme explosif était important au début de Mars est finalement important pour comprendre le bilan hydrique du magma martien, l'abondance des eaux souterraines et l'épaisseur de l'atmosphère.

Les explosions volcaniques se produisent lorsque des gaz comme la vapeur d'eau sont dissous dans le magma souterrain. Lorsque la pression de ce gaz dissous est supérieure à ce que la roche au-dessus peut supporter, ça explose, envoyant un nuage ardent de cendres et de lave dans l'air. Les scientifiques pensent que ce genre d'éruptions aurait dû se produire très tôt dans l'histoire martienne, quand il y avait plus d'eau disponible pour se mélanger au magma. Alors que la planète se desséchait, les explosions volcaniques se seraient calmées et auraient laissé place à un volcanisme plus effusif – un suintement plus doux de lave à la surface. Il existe de nombreuses preuves d'une phase effusive à la surface martienne, mais la preuve de la phase explosive précoce n'a pas été facile à repérer avec des instruments orbitaux, dit Kremer.

Cette nouvelle étude a examiné un gisement situé dans une région appelée Nili Fossae qui intéresse depuis longtemps les scientifiques. Le gisement est riche en olivine minérale, ce qui est commun dans les intérieurs planétaires. Cela suggère que le gisement est dérivé du sous-sol profond, mais il n'a pas été clair comment le matériau est arrivé à la surface. Certains chercheurs ont suggéré qu'il s'agissait d'un autre exemple de coulée de lave effusive. D'autres ont suggéré que le matériau a été dragué par un grand impact d'astéroïde, l'impact qui a formé le bassin géant d'Isidis dans lequel se trouve le gisement.

Pour cette étude, Kremer et ses collègues de Brown ont utilisé des images haute résolution de Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA pour examiner la géologie du gisement dans les moindres détails. Les co-auteurs de Kremer sur le travail sont un autre étudiant diplômé de Brown, Mike Bramble, et Jack Moutarde, professeur au département de la Terre de Brown, Conseiller en sciences de l'environnement et de la planète et Kremer.

"Ce travail s'est éloigné méthodologiquement de ce que d'autres ont fait en examinant la forme physique des terrains qui sont composés de ce substrat rocheux, " dit Kremer. " Quelle est la géométrie, l'épaisseur et l'orientation des couches qui le composent. Nous avons constaté que l'explication du volcanisme explosif et des chutes de cendres cochait toutes les bonnes cases, tandis que toutes les idées alternatives sur ce que pourrait être ce dépôt sont en désaccord à plusieurs égards importants avec ce que nous observons depuis l'orbite."

Le travail a montré que le dépôt s'étend uniformément sur la surface en longues couches continues qui se drapent uniformément sur les collines, vallées, cratères et autres caractéristiques. Cette même distribution, Kremer dit, est beaucoup plus compatible avec les chutes de cendres que les coulées de lave. On s'attendrait à ce qu'une coulée de lave s'accumule dans les zones basses et laisse des traces minces ou inexistantes dans les hautes terres.

Et les relations stratigraphiques dans la zone excluent une origine associée à l'impact d'Isidis, disent les chercheurs. Ils ont montré que le gisement se trouve au-dessus de caractéristiques connues pour être postérieures à l'événement d'Isidis, suggérant que le dépôt lui-même est également venu après.

L'explication des chutes de cendres aide également à expliquer les signatures minérales inhabituelles du gisement, disent les chercheurs. L'olivine montre des signes d'altération généralisée par contact avec l'eau, beaucoup plus d'altération que les autres gisements d'olivine sur Mars. Cela a du sens s'il s'agissait de cendres, qui est poreux et donc susceptible d'être altéré par de faibles quantités d'eau, disent les chercheurs.

En tout, disent les chercheurs, ces données orbitales penchent fortement vers une origine de chute de cendres. Mais l'équipe n'aura pas à se fier uniquement aux données orbitales pendant longtemps. Le rover Mars2020 de la NASA devrait atterrir dans le cratère Jezero, qui se trouve dans le gisement d'olivine. Et il y a des expositions du dépôt dans le cratère. L'unité riche en olivine sera presque certainement l'une des cibles d'exploration du rover, et il pourrait avoir le dernier mot sur ce qu'est ce dépôt.

"Ce qui est excitant, c'est que nous verrons très bientôt si j'ai raison ou tort, " a déclaré Kremer. " Alors c'est un peu angoissant, mais si ce n'est pas une chute de cendres, ça va probablement être quelque chose de beaucoup plus étrange. C'est tout aussi amusant sinon plus."

S'il s'avère que ce sont des chutes de cendres, Kremer dit, il valide la méthodologie utilisée dans cette étude comme moyen d'examiner les dépôts de cendres potentiels ailleurs sur Mars.

Mais tout ce que le rover trouvera sera important pour comprendre l'évolution de la planète rouge.

"L'une des 10 principales découvertes de Mars 2020 sera de déterminer ce qu'est cette unité porteuse d'olivine, " dit Moutarde, conseiller de Kremer. "C'est quelque chose que les gens écriront et parleront pendant longtemps."