Découverte d’un ancien continent sur la planète Mars

En pointillés, les limites du continent découvert sur Mars.
Les hautes terres de l’hémisphère sud de la planète rouge cachent un continent formé voici plus de 4 milliards d’années. C’est la conclusion à laquelle arrive une équipe de chercheurs après avoir modélisé la croûte martienne primitive.
Sylvain Bouley. DR

L’histoire ancienne de la planète Mars n’est peut-être pas aussi simple que les planétologues le pensaient. Une équipe menée par le Français Sylvain Bouley, du laboratoire GEOPS de l’université Paris Saclay, vient en effet de mettre en évidence l’existence d’une vaste région où la croûte de la planète est nettement plus épaisse que partout ailleurs.

Pour les chercheurs, cette zone ressemble à s’y méprendre à un continent. Si c’est bien le cas, cela voudrait dire qu’il y a plus de 4 milliards d’années s’étaient amorcés sur Mars les mêmes processus géologiques que sur Terre, ceux-là mêmes qui ont conduit à la formation des continents et à leur histoire tectonique.

En 2016, les mêmes chercheurs avaient découvert que l’axe polaire de Mars avait basculé à la suite du soulèvement volcanique du plateau de Tharsis et de ses volcans géants, les plus grands de tout le Système solaire. Cet épisode de l’histoire de la planète rouge, survenu il y a 3,7 milliards d’années, a engendré une déformation considérable de la surface qui a ensuite donné une idée aux scientifiques : et si l’apparence actuelle de Mars les trompait sur son histoire ?

À l’origine, une différence nord-sud sur Mars…

Une chose en particulier intrigue les astronomes depuis des décennies : pourquoi l’hémisphère Sud martien est-il plus élevé que l’hémisphère Nord ? « Il y a deux théories pour expliquer cela, expose Sylvain Bouley. L’une dit qu’un gros impact météoritique a creusé l’hémisphère Nord et l’autre qu’un soulèvement volcanique a eu lieu au Sud. » Mais lors de leur étude de 2016, les chercheurs ont constaté que dans l’hémisphère Sud se trouvait une vaste région bien plus élevée que les autres et que le gros impact de Hellas, lui aussi situé au sud, avait probablement créé un bourrelet qui surélevait artificiellement l’altitude d’une bonne partie de l’hémisphère Sud. À tel point que, sans lui, peut-être que ce que les astronomes appellent la dichotomie nord-sud de Mars n’existait pas.

Redessiner la planète Mars des origines

Pour en avoir le cœur net, il fallait trouver une méthode pour calculer l’apparence que pouvait avoir Mars (et notamment l’épaisseur de sa croûte) voici 4,2 milliards d’années, avant la formation des grands bassins d’impact. « Les spécialistes de modélisation des cratères d’impact n’avaient jamais essayé de figurer la formation d’Hellas », avoue Sylvain Bouley. C’est là qu’un chercheur américain est intervenu, James Tuttle Keane, du Caltech (Californie). Ce dernier a proposé de partir des modèles d’épaisseur de la croûte martienne actuels, issus des mesures gravimétriques des différentes sondes qui ont gravité autour de la planète. Une carte globale des densités a ainsi été créée. Il a ensuite fallu soustraire l’effet des volcans et des bassins d’impacts qui, au cours des âges, sont venus perturber l’épaisseur de la croûte. « Et à notre surprise, les impacts n’enlevaient pas totalement la dichotomie », raconte Sylvain Bouley. Rien de nouveau, donc, sur la question de la différence d’altitude entre les plaines du nord et les hauts plateaux du sud…

Même en soustrayant l’effet du volcanisme et des impacts, Mars conserve sa dichotomie nord-sud.
La région suspectée d'être un continent apparaît dans la moitié inférieure de la planète.
© GEOPS

De la dichotomie nord-sud à un nouveau continent

En revanche, dans la modélisation de cette planète Mars primitive, une chose est apparue : « Une zone de plus haute altitude est ressortie dans l’hémisphère austral, annonce Sylvain Bouley. Voilà à quoi aurait ressemblé Mars avant les grands bassins d’impact. Le nord aurait eu une croûte de 30 à 35 km d’épaisseur, il y aurait ensuite eu une croûte intermédiaire de 40 km. Et enfin, une région beaucoup plus épaisse avec une croûte pouvant atteindre 50 à 55 km. Et cela a vraiment l’air d’être un bloc, une unité à part. »

La zone où le champ magnétique fossile est le plus intense possède une composition chimique qui rappelle celle de nos continents. Cette région (pointillés) serait le vestige d'un continent apparu au début de Mars. © GEOPS
Ce possible continent se caherait sous les impacts qui criblent les régions australes de Cimmerium et de Sirenum. © Nasa/USGS/ESA/DLR/FU Berlin

L’équipe a alors découvert que cette région concentrait toutes les anomalies magnétiques de la croûte primitive, autrement dit elle correspond à l’endroit où le champ magnétique fossile est le plus fort (aujourd’hui, Mars n’a plus de fort champ magnétique du fait de son refroidissement précoce qui a commencé à figer les mouvements de matière dans ses profondeurs). Mais ce n’est pas tout : « Nous avons aussi vu que cette région présentait une anomalie chimique. Ce sont les seuls terrains de l’hémisphère Sud de Mars où l’on observe du potassium et du thorium. Or, sur Terre, on trouve ces deux minéraux principalement dans les roches de type continental », ajoute Sylvain Bouley.

D’où la conclusion que cette vaste région, située sur Terra Cimmerium et Terra Sirenum, est peut-être un continent qui s’est formé dans les premiers âges de Mars, il y a plus de 4 milliards d’années. Si tel est le cas, ce serait un signe de plus que cette planète a bien commencé son évolution de la même manière que la Terre avec une amorce de tectonique des plaques.

Curiosity au bord du continent ?

Aucune sonde ne s’est posée en état de marche sur les hautes terres de l’hémisphère Sud martien. Mais le rover Curiosity, qui a atterri en 2012 près de l’équateur, dans le cratère Gale, se trouve précisément à la limite du continent identifié par l’équipe de chercheurs. Ce fait n’est pas totalement anodin car le robot a repéré des roches qui ont toutes les apparences de roches différenciées (par exemple des granites), comme le révélait en 2012 un article de Violaine Sautter (co-auteure de la présente étude), de l’IMPMC Sorbonne. Ce sont précisément ces roches qui se forment dans les continents. L’indice reste ténu, mais il est réel et s’ajoute à la liste de ceux qui permettent à l’équipe de Sylvain Bouley de défendre l’hypothèse d’un continent.

L’envoi d’une sonde à la surface dans cette région de Mars n’est pas prévu dans les années à venir. L’un des moyens de trancher serait en effet d’y collecter des échantillons et de les analyser en détail sur Terre.

Recevez Ciel & Espace pour moins de 6€/mois

Et beaucoup d'autres avantages avec l'offre numérique.

Voir les offres

Nous avons sélectionné pour vous