Il y a entre 300 millions et 1 milliard d'années, un grand objet cosmique s'est écrasé sur la planète Vénus, laissant un cratère de plus de 170 milles de diamètre. Une équipe de chercheurs de l'Université Brown a utilisé cette ancienne cicatrice d'impact pour explorer la possibilité que Vénus ait autrefois eu une tectonique des plaques semblable à la Terre.

Pour une étude publiée dans Astronomie de la nature , les chercheurs ont utilisé des modèles informatiques pour recréer l'impact qui a sculpté le cratère Mead, Le plus grand bassin d'impact de Vénus. Mead est entouré de deux failles ressemblant à des falaises, des ondulations rocheuses figées dans le temps après l'impact de la formation du bassin. Les modèles ont montré que pour que ces anneaux soient là où ils sont par rapport au cratère central, La lithosphère de Vénus - sa coquille extérieure rocheuse - devait être assez épaisse, bien plus épais que celui de la Terre. Cette découverte suggère qu'un régime tectonique comme celui de la Terre, où les plaques continentales dérivent comme des radeaux au sommet d'un manteau qui tourbillonne lentement, ne se produisait probablement pas sur Vénus au moment de l'impact de Mead.

"Cela nous dit que Vénus avait probablement ce que nous appellerions un couvercle stagnant au moment de l'impact, " a déclaré Evan Bjonnes, un étudiant diplômé à Brown et auteur principal de l'étude. "Contrairement à la Terre, qui a un couvercle actif avec des plaques mobiles, Vénus semble avoir été une planète à une seule plaque depuis au moins aussi loin que cet impact."

Bjonnes dit que les résultats offrent un contrepoint aux recherches récentes suggérant que la tectonique des plaques pourrait avoir été une possibilité dans le passé relativement récent de Vénus. Sur Terre, des preuves de la tectonique des plaques peuvent être trouvées partout dans le monde. Il existe d'énormes failles appelées zones de subduction où des bandes de roche crustale sont enfoncées dans le sous-sol. Pendant ce temps, une nouvelle croûte se forme au niveau des dorsales médio-océaniques, des chaînes de montagnes sinueuses où la lave des profondeurs de la Terre s'écoule vers la surface et se durcit en roche. Les données des vaisseaux spatiaux orbitaux ont révélé des failles et des crêtes sur Vénus qui ressemblent un peu à des caractéristiques tectoniques. Mais Vénus est enveloppée de son épaisse atmosphère, ce qui rend difficile de faire des interprétations définitives des caractéristiques de surface fines.

Cette nouvelle étude est une manière différente d'aborder la question, utilisant l'impact Mead pour sonder les caractéristiques de la lithosphère. Mead est un bassin multi-anneaux similaire à l'immense bassin oriental de la Lune. Brandon Johnson, un ancien professeur Brown qui est maintenant à l'Université Purdue, a publié une étude détaillée des anneaux d'Orientale en 2016. Ces travaux ont montré que la position finale des anneaux est fortement liée au gradient thermique de la croûte, c'est-à-dire la vitesse à laquelle la température de la roche augmente avec la profondeur. Le gradient thermique influence la façon dont les roches se déforment et se brisent suite à un impact, ce qui à son tour aide à déterminer où se terminent les anneaux de bassin.

Bjonnes a adapté la technique utilisée par Johnson, qui est également co-auteur de cette nouvelle recherche, pour étudier l'hydromel. Le travail a montré que pour que les anneaux de Mead soient là où ils sont, La croûte de Vénus devait avoir un gradient thermique relativement faible. Ce faible gradient, ce qui signifie une augmentation relativement progressive de la température avec la profondeur, suggère une lithosphère vénusienne assez épaisse.

"Vous pouvez le voir comme un lac gelant en hiver, " dit Bjonnes. " L'eau à la surface atteint le point de congélation en premier, tandis que l'eau en profondeur est un peu plus chaude. Lorsque cette eau plus profonde se refroidit à des températures similaires à celles de la surface, vous obtenez une calotte glaciaire plus épaisse."

Les calculs suggèrent que le gradient est beaucoup plus faible, et la lithosphère beaucoup plus épaisse, que ce à quoi vous vous attendriez pour une planète à couvercle actif. Cela signifierait que Vénus a été sans tectonique des plaques il y a un milliard d'années, le point le plus précoce auquel les scientifiques pensent que l'impact de Mead s'est produit.

Alexandre Evans, professeur assistant à Brown et co-auteur de l'étude, a déclaré qu'un aspect convaincant des découvertes de Mead est leur cohérence avec d'autres caractéristiques de Vénus. Plusieurs autres cratères annelés que les chercheurs ont examinés étaient proportionnellement similaires à Mead, et les estimations du gradient thermique sont cohérentes avec le profil thermique nécessaire pour prendre en charge Maxwell Montes, La plus haute montagne de Vénus.

"Je pense que la découverte met davantage en évidence l'endroit unique que la Terre, et son système de tectonique globale des plaques, a parmi nos voisins planétaires, ", a déclaré Evans.