http://homepage.mac.com/bob_bush/.Pictures/MOLAwholePlanet.jpg
Mars9 - Relief, tectonique et magnétisme Un grand nombre d'informations se rapportant à des phénomènes contemporains indiquent que Mars possède une activité propre. Le relief de Mars a surpris par sa diversité et son gigantisme dont celui des volcans, qui pourraient être endormis. Dans le Système solaire, elle occupe une place à part. Pour
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Depuis la découverte du monde martien par Mariner 4, beaucoup de choses ont changé. Ce monde commence à nous devenir familier surtout depuis janvier 2004 où 2 petites voitures l'ont parcouru sur une distance considérable si nous la comparons aux prévisions. Tout commença le 3 janvier 2004 pour Spirit lorsqu'il se posa à 17h35 heure européenne sur le fond du cratère Gusev dont les coordonnées sont longitude 175,472636° et latitude sud 14,5684°. Gusev est intéressant car il semblerait que l'eau s'y soit trouvée au début de la vie de la planète. Cette eau se serait écoulée vers une zone grande comme le Mexique et le Texas réunis par l'intermédiaire d'une longue vallée, Ma'adim Vallis (flèche blanche). Elle est profonde de 2 100 mètres et coupe profondément les montagnes méridionales qui sont topographiquement au-dessous du cratère Gusev (voir illustration ci-contre). H. Irwin III, G. Franz du National Air and Space Museum (NASM) et d'autres ont publié des preuves que la zone inférieure a été remplie, par le passé, avec de l'eau dans plusieurs lacs dont l'ampleur, si c'était sur Terre, se prolongerait à travers le Texas et le Mexique. Les zones inférieures sombres présentes dans l'image de Mars Global Surveyor de cette région furent leur point de départ. Les courbes de niveaux purent être établies grâce aux données de l'altimètre laser MOLA. Ainsi les lacs d'autrefois apparurent par colorisation en bleu du niveau zéro, avec une différence de teinte selon la profondeur, bleu foncé pour le plus profond.
Pour Opportunity cela se
passa le 25 janvier à 6h05 heure européenne, de l'autre côté du
cratère Gusev, sur Meridani Planum dans le petit cratère Eagle de 22 m de
diamètre et 10 m de profondeur, avec pour coordonnées longitude
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http://marsrovers.jpl.nasa.gov/gallery/press/opportunity/20040127a/Sol3_glyph-B003R1_br.jpg |
Après son choix de quitter la France, son 2e grand moment fut lorsqu'elle fut choisie comme scientifique à la mission Mars Exploration Rover 2003 (Spirit et Opportunity). Tout commença en 1999 lorsque Bob Haberle du Nasa Ames Center, lui montra une carte où il avait mentionné les zones où l'eau liquide pourrait avoir été présente. Qu'elle ne fut pas la surprise de Nathalie Cabrol de constater que la carte correspondait à 86 % à ce qu'elle avait mentionné sur la sienne. Lors de la conférence de Sciences lunaires et planétaires en Mars 2000 à Houston, après 25 ans, le visage de Mars changea. D'autres études montrèrent que l'eau pouvait être encore présente, tout au moins dans le pergélisol, sinon dans les calottes polaires. C'est en quelque sorte sa faculté à convaincre qui décida la NASA à envoyer Spirit dans le cratère Gusev. Elle et son mari Edmond Grin ont convaincu leurs collègues de choisir le cratère Gusev parmi plus de 184 projets d'atterrissage. Pendant des années Nathalie Cabrol et Edmond Grin ont étudié le cratère de Gusev de loin, en utilisant des informations glanées lors des missions précédentes. Mais le 3 janvier 2004 à 17h35 heure européenne, leur rêve était de venu réalité lorsque le rover Spirit atterrit en douceur dans le cratère et qu' ils pouvaient le guider, par procuration, depuis le centre de contrôle sur Terre. Au cours des semaines suivantes, l'équipe du rover annonça avoir découvert des preuves sur la circulation de l'eau il y a bien longtemps, confirmant les espoirs du couple Cabrol - Grin.
En étudiant les images prises avec les
caméras panoramiques à bord des rovers, Nathalie Cabrol et Edmond Grin obtiennent également
des instantanés de la jeune Terre. A la différence de Mars, la surface de la
Terre est constamment en transformation, effaçant les enregistrements géologiques
passés. En conséquence, nous n'avons Contrairement à la Terre toujours en bouleversement, Mars est une planète relativement stable, avec peu ou pas d'activité tectonique pour modifier les couches géologiques. En conséquence, la surface de Mars présente le rêve d'un géologue, avec des roches très vieilles prêtes à être examinées de manière approfondie et leur composition chimique contrôlée par les instruments scientifiques des rovers. Puisque Cabrol et Grin en apprennent plus sur la surface de Mars aujourd'hui, ils espèrent également gagner en perspicacité dans l'étude des structures de la Terre primitive. En 2004 elle a reçu une première récompense (award) pour son travail dans l'équipe scientifique des rovers martiens MER, pour la planification et la mise en application exceptionnels des opérations scientifiques, permettant l'obtention de données qui ont dépassé les espérances d'avant le lancement. La deuxième récompense fut pour son support technique et ses efforts pour le développement des équipements scientifiques, pour le support technique, les tests des logiciels et la caractérisation de l'environnement martien dans le cadre des préparatifs des missions MER 2003. J'ai connu Nathalie Cabrol avec Audouin Dollfus à la SAF au cours d'un après-midi consacré à la planète Mars. J'en ai gardé un très bon souvenir. Je conseille la lecture de ses nombreux ouvrages. Nathalie Cabrol: http://web99.arc.nasa.gov/~ncabrol/ Son CV élogieux: http://web99.arc.nasa.gov/~ncabrol/NathLife_new/CV03.html
Cette photo est issue d'un tour d'horizon fait par Spirit au sommet Husband Hill des Columbia Hills dans le cratère Gusev. Ces collines sont situées à l'embouchure de Ma'adim Vallis. |
http://marsrovers.jpl.nasa.gov/gallery/press/spirit/20050429a/Spirit_Lookout_L256t-A413R1_br2.jpg Sur
une colline surplombant la vallée et la plaine environnante, qu'offre le
fond du cratère Gusev, c'est une position avantageuse pour le rover
Spirit. Il nous a fait parvenir cette splendide vue, tirée du panorama
sur 360° du 29 avril 2005, appelé " Larry's Lookout ". Les
mesures dans les traces de Spirit ont révélé que le soufre atteignait
une abondance jamais atteinte auparavant. Ce secteur est à une
minéralogie sensiblement différente de West Spur, de la première partie dans
les Columbia Hills, ci-dessous. L'image de West Spur fut acquise au sol
149 (3 juin 2004) depuis une distance de 300 m. Spirit vient de parcourir
les 3,5 km qui le séparait des collines. Plus d'une année terrestre
sépare les 2 images. |
http://marsrovers.jpl.nasa.gov/gallery/press/spirit/20040608a/03-SS-02-hills-B133R1_br.jpg
A l'échelle globale, une première constatation s'impose: il existe une dissymétrie entre le relief général et les 2 hémisphères. Cela se traduit par un hémisphère sud nettement parsemé de grands cratères, de dimensions supérieures à une dizaine de kilomètres et un hémisphère nord beaucoup moins tourmenté. Or c'est dans ce dernier que l'on a découvert les formes les plus surprenantes. En outre, l'hémisphère nord recèle en abondance les traces de coulée de laves qui se sont infiltrées à travers la croûte pour recouvrir les plaines. |
Au contraire, c'est dans l'hémisphère sud que sont identifiés les cratères plus anciens, formés par l'impact de gros planétésimaux. Hellas (à droite) n'est pas sans rappeler les grands cirques lunaires et les bassins observés sur Mercure. Situé à 45° Sud et 290° Ouest, il représente un disque de plus de 2 000 km de diamètre avec une profondeur de 4 000 m. Presqu'à la même latitude, mais à 45° Ouest se trouve Argyre (à gauche), un autre cratère d'impact de grande dimension. Ces grands basins, tout comme Elysium, sont habituellement recouverts de givre qui leur donne une apparence d'un blanc très brillant. Quand on s'intéresse aux cratères d'origine plus récente, ceux pour lesquels les géométries dessinées par les impacts météoritiques sont relativement altérés, on s'aperçoit que leur morphologie dépend de leur diamètre. Par exemple lorsqu'il dépasse 15 km, une sorte de monticule apparaît au centre au milieu d'un terrain plat. La différence avec la Lune doit provenir de la gravité plus forte, retenant la matière éjectée par l'impact. Sur Mars cette particularité offre des possibilités d'observer des images inattendues. Comme par exemple celui aperçu par Mars Global Surveyor. Ce cratère est situé dans Chryse Planitia, non loin du site de Viking 1, et il ressemble à une tête de mouche. Les 2 dépressions, les yeux, ont été creusées par le vent ou de l'eau. Cette zone a été modifiée par les 2 types d'érosion, avec d'une part l'action de l'eau se produisant dans un passé très lointain par l'intermédiaire d'inondations qui ont traversé la partie occidentale de Chryse Planitia, Maja Valles, et d'autre part l'action du vent dans une histoire plus récente. Ce cratère est localisé par 22,5° N et 47,9° W.
Un autre aspect apparaît sur l'image globale ci-dessus et qui est significatif de l'histoire de la planète. D'après la répartition générale du relief, il est indiscutable que la croûte a dû "travailler". Celle-ci, à l'origine uniformément répartie, à l'image de la croûte lunaire, a probablement subi une redistribution, à cause de mouvements convectifs à l'intérieur du manteau. En effet les scientifiques ont observé que la plupart des terrains où apparaissent d'innombrables cratères, dans l'hémisphère sud, sont relativement anciens et s'élèvent à plus de 3 000 m au-dessus du niveau moyen. Dans l'hémisphère nord, au contraire, les larges plaines immergées de laves sont en général à plusieurs milliers de mètres au-dessous du niveau moyen. Enfin, le plateau Tharsis, dans la région équatoriale (0° de latitude et 115° de longitude Ouest), apparaît comme un renflement de la croûte martienne. C'est sur ce plateau haut de 8 000 m que se situe les volcans les plus hauts. De plus c'est à cet endroit qu'une anomalie positive a été mesurée dans le champ de gravité. On a vu là une indication montrant que les couches immédiatement sous-jacentes au plateau, soit sur une profondeur de 150 km, sont composées du matériau plus dense appartenant au manteau supérieur. Cela, ajouté à la présence des volcans, suggère fortement que cette région est, de toute la planète, celle où doit se trouver localisée la plus grande activée interne. Or, celle qui s'est déroulée au niveau de Tharsis, remonte à une époque relativement récente, il y a 500 millions d'années. Cela signifie-t-il qu'il s'est passé quelque chose qui a contraint le manteau et provoqué le dôme Tharsis ? Il est certain que, lors du processus de formation de ce plateau , il a pu se produire une ponction des matériaux appartement au manteau supérieur. Celle-ci aurait pu provoquer des fractures importantes de la croûte. Or, nous pouvons effectivement apercevoir la trace de cette redistribution dans ce qui ressemble à un fossé d'effondrement, long de 7 000 km, traversant toute la région Tharsis, du nord à l'est. A cause de cette faille, des zones pour le passage du magma ont pu s'ouvrir par la suite dans la chambre magmatique. Ce serait là l'origine de l'activité volcanique dans cette région (apparemment les chercheurs n'ont pas trouvé de tectonique des plaques). Le gigantisme des formations volcaniques et la composition basaltique des roches très résistantes qui couvrent la région de Tharsis se trouvent ainsi expliqués.
La figure ci-dessus montre la topographie du dôme Tharsis. Elle montre aussi comment la formation de ce soulèvement volcanique a pu affecter le climat et l'écoulement précoce de l'eau sur la surface martienne. le Nord est en haut. (Image Credit: MOLA Science Team) En haut Alba Patera Situé au nord du dôme Tharsis, Alba Patera montrent les 2 faces d'un vieux volcan de 1 500 km de diamètre. Il est entouré par un réseau de grandes failles qui prirent naissance lorsque le dôme se souleva de 10 000 m sur 6 000 km. Les failles forment un réseau parallèle bordant des dépressions à fond plat d'une centaine de mètres de profondeur. Au-dessous à gauche Olympus Mons avec ses 25 000 m de hauteur. Les flancs sont recouverts par des coulées successives de lave qui se sont largement étalées dans les plaines. La caldeira est formée de cratères successifs formés par l'effondrement de leur plancher lors des éruptions. A droite: Ascraeus Mons Au centre du triplet: Pavonis Mons Et enfin, le plus au sud, Arsia Mons avec ses 21 000 m de hauteur, ses 300 km de diamètre et sa caldeira de 80 km de diamètre. Mars Odyssey nous envoie cette image prise avec la caméra infrarouge THEMIS. http://themis.la.asu.edu/medimages/20050613A-med.jpg Les structures en forme d'arc le long des parois indiquent plusieurs périodes d'activité, avec éruptions et effondrements après une éruptions. Le plancher de la caldeira est très plat et a été rempli de lave. Cette image est une mosaïque de plusieurs images en infrarouge. Les enchancrures au SW et NE sont alignées avec Pavonis Mons et Ascreaus Mons. Cela peut indiquer un large système de fracture qui serait responsable des éruptions qui formèrent les trois volcans. Appelés volcans boucliers, ces formations sont de type effusif, car ils doivent à des coulées successives de lave, leur morphologie externe. La grande taille de ces volcans s'explique par l'épaisseur de la croûte martienne qui empêche la tectonique des plaques. Les modèles de structure interne prévoient une écorce de 50 à 60 km d'épaisseur moyenne avec par endroits 80 km et 8 km sous les grands bassins. Elle envelopperait un manteau riche en olivine et en oxyde de fer et au cœur, un noyau métallique de 1 500 à 2 000 km dont la température serait de 2000°C. Il serait constitué de sulfure de fer, moins dense que le métal pur. Le volcanisme martien apparaîtra à tous égards "normal". Le moindre volume de laves s'explique par une plus petite dimension. La surface de Mars est 3,53 fois plus faible que la surface terrestre, tandis que sa masse est 9,3 fois plus faible. cela se traduit par un rapport masse/surface 2,6 fois plus petit. C'est ainsi que l'intérieur de Mars fut moins chaud que celui de la Terre, entraînant une croûte plus épaisse. Le magma a eu beaucoup de mal à sortir, mais les effets furent spectaculaire aux endroits où il put le faire. En restant toujours à la même place, les volcans se développent tant que la source magmatique est présente. Ayant tous la même altitude, il est possible que cela corresponde à la limite au-delà de laquelle, le magma ne peut plus monter, en raison de la gravité. La source magmatique se situerait à 200 km de profondeur contre 60 km pour les volcans hawaïens qui ne montent pas si haut (9 000 m depuis le fond océanique) et ont un diamètre à la base de 120 km. Les volcans de Tharsis semblent relativement jeunes et leur activité paraît s'être étendue sur des milliards d'années. Les laves martiennes doivent être regardées comme moins abondantes que les laves terrestres. Elles apparaissent plus siliceuses que celles d'Hawaï. Pour une pente de 4% la proportion de silice serait de 50,5% et pour 8%, de 56%. Elles seraient similaires à la croûte terrestre. Mars est un monde sismique relativement calme. 2 secousses furent enregistrées pendant une année martienne: la première, de magnitude 7 sur l'échelle de Richter, le 22 novembre 1976 et l'autre de magnitude 3, le 3 janvier 1977. Cela pourrait être la preuve d'une activité qui se déroulerait encore de nos jours.
L'épaisseur de la croûte empêche la tectonique des plaques et de ce fait le dégazage s'effectue au même endroit, créant les volcans les plus grands du système solaire. Le plus célèbre est Olympus Mons (ex Nix Olympica) dont la caldeira de 90 km de diamètre, culmine à 27 km avec une base de 700 km. C'est le plus jeune des volcans de Tharsis. Il serait né il y a 2,5 milliards d'années, tandis que les autres seraient apparus il y a 3 milliards d'années. Arsia et Olympus auraient été encore très actifs, il y a 200 millions d'années. Situé à 1 500 km et au NW des volcans de Tharsis, sa base fait environ 700 km de diamètre. Sa hauteur de 25 000 m et sa caldeira de 90 km furent la grande surprise des premières photos de la planète Mars. Sur les 2 vues ci-dessous, un grand escarpement de 6 000 m est visible au premier plan. Olympus Mons fut constitué lors des épanchements successifs. Les coulées successives ont par ailleurs laissé des traces spectaculaires. Sur son sommet, on distingue un complexe de caldeiras. Celui-ci correspond à un enchevêtrement de petits cratères volcaniques formés à la suite de véritables explosions qui se produisirent lorsque la pression, due aux remontées de laves, fut trop grande, et que les bouchons de laves, solidifiés lors de précédentes éruptions, furent projetés violemment à grande distance de la cheminée. Le plus grand cratère effondré mesure 25 km de diamètre pour une profondeur de 3 000 m. |
Il y a une différence entre les flancs est et ouest. A l'est, la lave a été produite entre 200 et 20 millions d'années. Elle a fusionné avec une couche de glace sur le bouclier volcanique. Ce qui signifie que de l'eau liquide était présente il y a 20 millions d'années. Sur le versant ouest, la lave a été produite entre 200 et 2,5 millions d'années. Elle a emprunté l'eau souterraine pour former des glaciers, il y a 4 millions d'années. |
La figure ci-dessus montre une coupe du relief d'Olympus Mons relevé par l'altimètre laser MOLA (Mars Orbiter Laser Altimeter). Le profil fut mesuré à partir de Mars Global Surveyor au cours d'une orbite elliptique de 35 heures. Avec une base de 600 km, Ce profil ne respecte pas l'altitude du volcan, mais indique sa taille dynamique. En comparaison, l'Everest ne mesure pas la moitié. Le profil montre le flanc nord qui s'est effondré, formant comme une auréole gigantesque de presque 500 km de large, au pied du volcan. La topographie détaillée fourni par MOLA sera utilisé pour comprendre le mécanisme d'effondrement. A la lumière des dernières données, l'effondrement serait provoqué par des dégels successifs, occasionnant des coulées de boue monstrueuses. La résolution spatiale de ce profil est de 330 m et la résolution verticale de 40 cm. L'exagération verticale est dans un rapport de 40.
http://www.dlr.de/mars-express/images/110204/
Tous les matériaux solides ont une résistance limite, au-delà de laquelle ils se fluidifient. Ceci implique que les montagnes sont limitées en hauteur, car au-delà de cette limite, elles s'affaissent sur elles-mêmes par suite de la liquéfaction de la base. Les chercheurs pensent que cela s'est produit pour Olympus Mons et ses confrères qui semblent limités à 25 000 m. Sur Terre, c'est le Mauna Kea qui bat l'Everest, avec ses 10 200 m depuis sa base, au fond du Pacifique. L'influence gravitationnelle intervenant, cette hauteur limite sera différente selon la taille du corps céleste. Cela explique aussi pourquoi certains petits objets (astéroïdes comme Cérès avec ses 600 km) sont sphériques et d'autres, un peu plus petit, patatoïdes. Supposons une roche à la base d'une montagne de hauteur h avec une surface de base S comprenant cette roche. Le poids F exercé sur cette surface est égal à la masse de la colonne de roche de hauteur h, multiplié par le champ gravitationnel : F = mg = rVg = rShg ou r est la densité (masse volumique) de la roche et Sh le volume de la colonne. La pression P (force par unité de surface)) sur la surface S donne donc P = F/S = rhg. Avec P max la pression maximale que peut supporter le matériau dont la montagne est constituée, il vient:
A partir de cette équation supposons une montagne constituée de silicates. Ceux-ci supportent une pression max d'environ 6,5.108 N/m2 et la densité peut-être estimée à 2,6 c'est-à-dire 2 600 kg/m3. Pour une telle montagne terrestre avec g = 9,81, l'équation donne une valeur max de 25 500 m. Or, le Mauna Kea ne fait que 40% de cette valeur. Pourquoi ? Un autre effet entre en ligne de compte. Sur la Terre, l'intérieur est encore chaud et fluide. La croûte a tendance à s'enfoncer sous le poids de la montagne.
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Tout d'abord, les images de la sonde européenne Mars Express ont révèlé que de récents dépôts glaciaires et de lave ont coulé sur Mars suggérant que la planète rouge est plus active que beaucoup de scientifiques ne le pensaient. Mars Express a photographié des écoulements de lave qui se seraient produits il y a deux millions d'années et cela implique, selon les scientifiques, que les volcans martiens pourraient encore éjecter du magma sur la surface. Sur les flancs d'Olympus Mons, des images
montrent des matériaux laissés par des glaciers qui étaient en Pour dater les
événements, les scientifiques utilisent le comptage des impacts
météoritiques par unité de surface. Les
régions qui sont lisses comme une peau de bébé ont dû être " resurfacées "
récemment, géologiquement parlant. Certains champs de lave ont dû être créés très récemment à l'échelle géologique, en raison d'un petit nombre de cratères d'impact pour le professeur Gerhard Neukum responsable scientifique de la caméra stéréoscopique à l'université libre de Berlin. Mais si les volcans sur Mars sont encore en activité, comme Neukum et ses 10 collègues de plusieurs pays le suspectent, pourquoi l'activité n'a-t-elle jamais été repérée ? Des manifestations se produisent de temps en temps sur de brèves périodes, a déclaré le professeur Neukum et d'ajouter qu'ils seraient extrêmement chanceux si cela se produisait lors d'un survol de Mars Express. Les preuves de l'activité glaciaire passée comportent des structures taillées dans la surface tout comme les glaciers terrestres, avec les roches transportées au bas de la pente. En particulier, une arête mis en évidence sur Olympus Mons s'élevant à plus de 400 mètres au-dessus du terrain environnant. Neukum et ses collègues pensent que c'est une calotte de glace recouverte de poussière. D'autres études ont prouvé que les deux pôles martiens contenaient de la glace de l'eau mélangée avec la neige carbonique, et d'autre part, la glace persisterait également sous terre loin des pôles à faible épaisseur. D'autre part, les scientifiques ont longtemps cherché à déterminer si la planète Mars avait été géologiquement active ces derniers millénaires. Une étude en 2001 basée sur des images de Mars Global Surveyor, confirmée récemment par Mars Express, a laissé entrevoir une activité volcanique récente. Cette nouvelle étude, rapportée dans l'édition du 23/12/04 de Nature, concerne cinq volcans: Olympus Mons, Ascraeus Mons, Arsia Mons, Albor Tholus et Hecates Tholus. Chaque volcan est dominée par une caldeira, une dépression au sommet qui est le reste effondré des éruptions précédentes. De multiples activités, jusqu'à cinq dans certains cas, se sont produits dans chaque caldeira. Pour le professeur Neukum, les coulées de lave furent similaires à celles des volcans hawaïens. En déterminant l'âge de différents écoulements de lave, les chercheurs ont constaté que certains des volcans semblent avoir été en activité approximativement 3,5 milliards d'années. Les volcans terrestres, en revanche, naquirent et s' éteignirent en un million d'années, en moyenne. Dans l'article consacré
à cette recherche, les chercheurs écrivent que la très longue
activité des volcans martiens implique également des points chauds
permanents à l'intérieur de la planète. Aujourd'hui, le défi est de
savoir pourquoi ces points chauds diffèrent entre les deux planètes http://www.space.com/scienceastronomy/mars_vulcanism_041222.html
Cette image, prise par la caméra stéréo à haute résolution de Mars Express, montre des écoulements très probablement constitués par un ou des glaciers. Cette forme de sablier inhabituelle est située dans Promethei Terra à l'est de Hellas Basin, localisée par 38° S et 104° E.
Ce (ou ces)
glacier, avec une grande quantité d'éboulis, s'écoula du flanc d'un massif dans un cratère en forme de cuvette d'impact
(celui de gauche) large de neuf kilomètres, qui a été rempli presque à
ras bord. Le glacier s'est ensuite écoulé dans un cratère de 17 kilomètres
de largeur, 500 mètres en contrebas, tirant profit de la pente de haut
De nombreuses arêtes concentriques sont visibles et
ressemblent à des fins de moraines (tas d'éboulis qui se forment lorsqu'un
glacier pousse devant lui des roches qui restent après le
retrait). En outre, il y a des bandes parallèles qui sont interprétées
comme des moraines moyennes, montrant le sens d'écoulement de ces glaciers.
Dans les zones où les glaciers
glissent sur une pente élevée, des fissures sont visibles, tout comme pour les
glaciers terrestres où des fissures se forment quand les tensions à
l'intérieur de la glace augmentent, provoquées par la pente et le terrain
irrégulier. D'autres structures glaciaires incluant des
sillons se prolongent sur plusieurs kilomètres et des collines allongées sont observées
sur la surface des montagnes à une certaine distance de zones potentiellement
glacées. Ces collines pourraient être semblables aux collines arrondies
composées de débris, structures formées sous la glace par écoulement glaciaire ayant pour résultat la compression et
à l'accumulation des roches endommagées. Sur Terre, ces collines arrondies apparaissent
dans d'anciennes régions glacières comme dans les Alpes bavaroises en
Allemagne. Ces structures glaciaires sont vues dans un contexte spatial cohérent, confirmant
que ce que les scientifiques voient vraiment sont d'anciens glaciers martiens. L'âge de ces surfaces glacées, qui semblent être intactes au-dessus d'une large zone de terrain glacé, présente un intérêt particulier. La preuve typique d'une perte significative du volume de glace, comme les dépressions (kettle hole ) actuelles dans des régions exemptes de glace en Islande (ci-dessous), est presque entièrement absente. L'analyse statistique du nombre de cratères formés par des impacts de météorites utilisés pour la détermination de l'âge, montre aussi qu'une partie de la surface, avec ses caractéristiques glaciaires actuelles, a été formée il y a seulement quelques millions d'années. En planétologie, cet âge est considéré extrêmement jeune.
Sous ces latitudes, la glace à
la surface de Mars n'est pas stable sur une longue période à cause de la très
faible atmosphère. En théorie, il ne fait pas assez froid pour permettre
l'existence de glaciers à l'équateur, certaines journées d'été voient la
température atteindre les 20°C cependant que pendant les nuits d'hiver elle
descend sous la barre des - 50°C. Par conséquent, les glaciers doivent s'être il y a quelques millions d'années, à une période où il faisait un peu plus chaud et probablement que l'atmosphère était plus épaisse et sont inactif par suite d'un manque d'approvisionnement continu en glace. Depuis lors, ils ont été protégés contre la sublimation par une mince couche de poussière. Sur Mars, la poussière est presque omniprésente et expliquerait pourquoi de la glace fossile actuelle se trouve à quelques mètres de profondeur, ne pouvant être détectée que par d'autres instruments tels que des spectromètres ou le radar Marsis de la sonde européenne Mars Express à partir du 17 juin 2005, date à laquelle le radar sera pleinement opérationnel. Si ces conclusions s'avèrent exactes, les résultats indiqueraient un changement de climat sur Mars au cours des derniers millions d'années. Un changement si spectaculaire qui a été débattu pendant quelques années par des chercheurs. Il pourrait avoir été provoqué par un décalage à l'axe de rotation en quelques millions d'années, un phénomène connu depuis de longtemps par les scientifiques.
MGS MOC Release No. MOC2-333 I mage format supérieur:http://www.msss.com/mars_images/moc/2003/04/17/2003.04.17.R0400338.jpg
Au nord de Valles Marineris la caméra stéréo à haute résolution de Mars Express a vu un cratère dont la caldeira est fracturée. Avec une résolution de 12,5 m/pxl, les chercheurs ont pu saisir les détails du cratère sud, une partie d'un système double situé par 0,6° S et 309° W, qui possède une structure en plaques polygonales. Le cratère a un diamètre de 27,5 km pour environ 800 m de profondeur. Jusqu'à maintenant les chercheurs ne peuvent qu'émettre des suppositions sur la naissance de cette structure. Sur Terre, de telles structures polygonales naissent par étirement d'un matériau qui casse dans les zones les plus faibles. Les modèles polygonaux terrestres peuvent apparaître entre autres dans de la lave qui refroidit, dans l'argile qui sèche ou dans les sols qui gèlent. La couleur a été déterminée au nadir et la perspective fut déterminée à partir des voies stéréoscopiques. La résolution a été fortement réduite pour une présentation sur internet. L'équipe scientifique de la caméra stéréo à haute résolution, dirigée par Gerhard Neukun (université libre de Berlin), comprend 45 co-responsables de 32 instituts et 10 nations. http://www.dlr.de/mars-express/images/270704/
Pour voir la 3D, pas besoin de lunette, il faut loucher. En louchant, il faut faire surperposer les point bleu et rouge. Lorsque ceci est obtenu, votre cerveau va reconstituer une 3e image entre l'image vue par l'oeil gauche et celle vue par l'oeil droit, qui sera l'image en relief. C'est facile après un petit entraînement.
Pour voir en 3D, pas besoin de lunette, il suffit de loucher. Si vous avez acquis la méthode avec l'image ci-dessus, vous devez admirer le plongeon offert par cette image.
Le terrain sur Mars peut être terriblement chaotique. En fait une région est appelée avec précision par la distribution aléatoire des monticules qui ne suivent aucune logique. La région d'Aureum Chaos (3º S et 335º E) est ponctuée de grands mesas et de protubérances distribuées de façon anarchique à la différence des chaînes de montagnes bien alignées rencontrées souvent sur la Terre. Mais les scientifiques ne savent pas pourquoi. Sur Terre, des chaînes montagneuses sont généralement forgées par les collisions entre les plaques tectonique. Sur Mars, il y a peu d'activité tectonique mais d'autres forces remodèlent le paysage. Une grande partie de l'activité géologique martienne a eu lieu il y a bien longtemps et aujourd'hui, elle semble s'être arrêtée, en attendant que la contradiction vienne des volcans. Aureum Chaos est située dans la partie est de Valles Marineris, l'énorme faille martienne avec ses 5 000 km de longueur et ses parois de 6 000 à 8 000 m. Les mesas d'Aureum Chaos s'étendent de quelques km à des dizaines de km. La sonde européenne, Mars Express, a permis de révéler les détails de ce terrain chaotique. Sur une image une nette séparation s'est produite entre le terrain chaotique à gauche et une plaine lisse, à droite. Une zone très brillante est visible au milieu de l'image. Les scientifiques pensent qu'elle est faite de couches successives créées par l'évaporation de liquide ou par une activité hydrothermique. Une autre image (ci-dessus) montre la même région en perspective. Les scientifiques européens sont frappés par la complexité de ce chaos. Il est possible que le bassin ait été rempli de sédiments il y a très longtemps et c'est ensuite que le chaos serait apparu. Le terrain extrêmement rocailleux pourrait avoir été créé par effondrement de la surface quand la glace, le magma ou l'eau était à fleur de terre ou d'une manière ou d'une autre déplacés hors de la région. En examinant la lumière réfléchie de la région, les scientifiques comptent en apprendre plus sur les minéraux qui la composent, ainsi que les diverses structures géologiques. Les chercheurs commencent à peine à comprendre ce qu'il y a sous la surface de la Planète Rouge. Mars Express a révélé des blocs de glace énormes proches de l'équateur. Et en 2002, Mars Odyssey a trouvé des signes forts de la présence de glace d'eau en grandes quantités, à peine cachées sous la surface de Mars. D'autres études récentes suggèrent qu'il puisse encore y avoir les volcans actifs sur Mars (ci-dessus). Les scientifiques pensent de plus en plus au passé chaud et humide de Mars. Aujourd'hui par suite de modification climatique, l'eau qui a jadis coulé en surface pourrait être enfouie dans le sous-sol sous forme de glace. Si cette vision s'avère exacte, alors les conditions nécessaires à la vie pourraient être présentes quelque part, sous la surface.
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Sans conteste, la croûte martienne a "travaillé". Elle aurait subi une redistribution, à cause de mouvements convectifs à l'intérieur du manteau. Le plateau Tharsis en est une preuve, avec ses 8 000 m de hauteur. En se soulevant, il a entraîné une énorme fracture de la croûte, donnant naissance à Valles Marineris, qui est le plus beau site naturel de Mars. Ce canyon complexe doit son nom à la sonde américaine Mariner 9 qui a permit sa découverte en 1972. Pour mémoire, Mariner 9 pénétrera dans l'atmosphère martienne aux environs de 2022. Valles Marineris est un gigantesque système compliqué de longues fosses profondes, imbriquées les unes dans les autres, localisé juste au sud de l'équateur martien. Il mesure environ 5 000 km de long c'est-à-dire qu'il s'étend de part et d'autre des USA. A certains endroits, la largeur s'étale de 50 km jusqu'à largement la centaine de km pour une profondeur pouvant atteindre par endroits 8 000 m à 10 000 m. Au milieu, il y a une dépression de 600 km de large. Le Grand Canyon (Arizona) fait figure de fossé à côté. Valles Marineris est 6 à 7 fois plus profond. Il s'est formé à l'est du dôme Tharsis, par suite du bombement de ce plateau. La croûte s'est d'abord fracturée sous l'énorme pression venue de l'intérieur. Cela rappelle l'effet produit par la cuisson d'un gâteau qui, sous l'action de la chaleur, gonfle et se craquelle. Valles Marineris a été ensuite remodelé par l'érosion éolienne et aquatique, quand l'eau existait sur Mars. Par endroits les scientifiques ont trouvé des traces de grands lacs qui furent recouverts de glace, par la suite, lorsque des ères glaciaires faisaient suite à des périodes plus favorables. |
Aujourd'hui, il ne subsiste qu'une série de grands canyons, reliés les uns aux autres, et balayés par le vent. Il est si large qu'un astronaute aurait des difficultés à situer l'endroit dans lequel où il se trouve. N'oublions pas que les longueurs se situes sur des dizaines de kilomètres. Seules les parois gigantesques pourraient l'aider à se rendre compte du lieu, à condition qu'il soit au pied.
L'histoire géologique du système central (ci-dessous)
est complexe: d'abord la surface s'est effondrée
en dépressions |
![]() Melas Chasma, Candor Chasma et Ophir Chasma. Bild: Copyright ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum). http://www.dlr.de/mars-express/images/150205/Ophir_Chasma_3d-01_750h.jpg |
Les éboulements énormes sont tombés dans les vides créés par les nouveaux grabens. Les matériaux soufflés par le vent, la plupart du temps de couleur sombre, se déplacent apparemment toujours le long du plancher du canyon et forme localement les dunes remarquables. Le Mont-Blanc tiendrait sans difficulté dans cet effondrement, dont la paroi à une hauteur supérieure à 5 000 m. ![]() http://www.dlr.de/mars-express/images/290405/tithonium_chasma_nd3_270h.jpg http://www.dlr.de/mars-express/images/290405/hrsc_290405.html Sur l'image ci-dessus, le mur fait plus de 4 000 m de hauteur. Les débris se sont effondrés et ont coulé sur plus de 25 km. Le dégel, d'une terre gorgée de glace, serait responsable de tels effondrements.
Cette image montre une partie de la région centrale de Valles Marineris où nous apercevons Coprates Chasma et Coprates Catena. Le chenal de Coprates Chasma apparaît au second plan de l'image et s'étend d'approximativement sur 60 km à 100 km de large pour descendre à 8 000 m au-dessous des plaines environnantes. Le chenal de Coprates Catena au premier plan dont nous voyons ici 2 cuvettes, s'étend de quelques kilomètres à 22 kilomètres de large et jusqu'à 5 000 m de profondeur. Ces cuvettes ont été modifiées par érosion. Contrairement à l'aspect relativement tranché des bords supérieurs des parois des cuvettes, les pentes inférieures et les planchers ont un aspect plus affiné, qui est probablement le résultat de la poussière atmosphérique. Si pour certains scientifiques c'est la poussée du dôme Tharsis, localisé à l'ouest, qui aurait créé une tension entraînant la fracture géante de la croûte, pour d'autres ce serait l'eau qui aurait sapé le sous-sol, causant l'effondrement de la surface. Une théorie suggère que de grandes quantités de glace à fleur de terre ont fondu, entraînant l'effondrement de la surface. Il est possible, qu'au cours du temps, tous ces processus aient agi ensemble pour former le système. L'analyse des météorites martiennes, récupérées sur Terre, montrerait qu'une période de réchauffement climatique global serait apparue il y a 300 millions d'années, à cause d'une forte activité volcanique. Des crues importantes se seraient produites dans le nord et le sud de Valles Marineris. Le volcanisme souterrain aurait réchauffé les terrains gelés d'Iani Chaos et de Hydaspis Chaos. Dans le sud, les crues émaneraient de vastes lacs formés au fond de Valles Marineris, au début de son histoire. L'atmosphère se refroidissant, par suite de modifications des paramètres orbitaux, les lacs se seraient couverts de glace. Mais les séismes, provoqués par le volcanisme, ont ébranlé les barrages naturels en libérant des quantités d'eau gigantesques en peu de temps, inondant les terrains en contrebas. Un déluge de boues et de roches entraîna tout sur son passage. Valles Marineris fournit aux scientifiques une fenêtre sur le sous-sol martien et leur permet d'étudier l'histoire géologique et climatique complexe de la Planète Rouge. http://www.dlr.de/mars-express/images/150205/ Pour en savoir plus: A la conquête de Mars d'Olivier de Goursac chez Larousse.
![]() Copyright ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum) http://www.dlr.de/mars-express/images/171104/Coprates_Catena_3d1_750h.jpg Cette image, d'une partie de Coprates Catena, vue par la caméra stéréoscopique à haute résolution de Mars Express fut acquise lors de l'orbite 438. Elle montre une région de quelques kilomètres au sud de la zone Est de Valles Marineris avec une résolution de 43 m/pxl. Coprates Catena est une fracture parallèle à la faille principale. Elle est localisée par 14° S et 301° E. Coprates c'est l'ancien nom du fleuve persan Ab-I-Diz et Catena est une expression latine pour désigner une chaîne et dans la géologie martienne un alignement de fosses et de dépressions d'un massif montagneux qui s'enfoncent brusquement vers les profondeurs. Ici, en bordure nord du haut-plateau Thaumasia, la surface de Valles Marineris s'est probablement fracturée à différents points appelés Coprates Chasma, avant que l'érosion progressante ne transforme les différents fossés en une vallée profonde. Coprates Catena se compose de nombreuses petites vallées d'effondrement, alignées en une chaîne formant plusieurs vallée étroites, parallèles à la vallée principale Coprates Chasma. Les parois, sur l'image ci-dessus, mesurent entre 2 500 et 3 000 mètres de profondeur. En revanche, les parois de Coprates Chasma, la vallée principale à l'est de Valles Marineris (non visible sur l'image), mesure jusqu'à 8 000 mètres de profondeur. Quelques glissements de terrain sont visibles sur les parois. Dans le tiers supérieur des parois, nous apercevons des couches de roche. Les chaînes de Coprates n'ont pas - contrairement à celles de Valles Marineris - de sortie vers les plaine du nord, de sorte qu'elles devraient être nées, sans doute, par effondrement sur des "cavernes" par l'intermédiaire d'une extension, par exemple une fracture de la surface. Des couches plus brillantes ont été déposées au fond. Elles ont peut-être une composition chimique semblable comme au fond d'autres vallées de Valles Marineris. C'est là que du magnésium et du sulfate de calcium furent découverts grâce au spectromètre OMEGA de Mars Express. |
Sur Terre, la surface est en mouvement constant avec un renouvellement tous les 200 millions d'années. Fragmenté en plaques géantes qui glissent sur le magma, l'aspect du globe change en permanence (voir le chapitre sur la tectonique). Lorsque les plaques se percutent il s'ensuit une activité violente dont les tremblements de Terre et la poussée des montagnes en sont la partie visible. Ce phénomène, découvert en 1912, mais confirmé dans les années 60, s'appelle: la tectonique des plaques. Dés lors, ce modèle a révolutionné la compréhension des forces qui gouvernent notre planète. Aujourd'hui, les astronomes ont trouvé des preuves qu'une autre planète a pu subir une série semblable de tectonique. La carte magnétique révèle l'ancienne activité de la Planète Rouge. Les nouvelles mesures du champ magnétique martien suggèrent que la tectonique a régné sur la Planète Rouge au moins, au cours des 500 premiers millions d'années. Depuis 30 ans, les scientifiques pensent au passé humide de Mars. Les images ont très tôt montré des chenaux à sec, marquant la surface, preuve que l'eau aurait coulé. Ce fait rend plus raisonnable une tectonique des plaques pour Gerald Schubert de l'Université de Californie, Los Angeles. Sur Terre, l'eau sert de lubrifiant qui permet la subsistance des plaques en mouvement. Certains chercheurs suggèrent que l'eau ait pu joué le même rôle sur Mars autrefois.
Pendant
que d'un côté, le mouvement des plaques martiennes
poussait vers le haut la roche issue des profondeurs, de l'autre, il la
renvoyé vers les profondeurs, pouvant aussi transporté l'eau et le gaz carbonique.
Le gaz carbonique recyclé pourrait avoir généré, ou au
moins aidé à entretenir, une atmosphère dense et riche en carbone
assez tôt dans l'histoire de Mars. Cette atmosphère de gaz à effet de
serre pourrait avoir échauffé la planète. La tectonique des plaques
s'ajouterait à ce que les scientifiques entrevoyaient déjà: une
planète plus chaude et plus humide avec un climat favorable à la vie. Si l'hypothèse de la tectonique des plaques est correcte, elle explique et unifie toute l'histoire géologique de Mars. De plus, ce sera un modèle pour mieux comprendre la tectonique terrestre. Pour Maria T. Zuber du MIT (Massachusetts Institute of Technology), cela expliquera davantage la façon dont le coeur de la planète a perdu sa chaleur. Pour elle, c'est essentiel, parce que la perte de chaleur pourrait expliquer pourquoi, autrefois, la planète était assez chaude et son atmosphère suffisamment épaisse pour que l'eau existe à sa surface. Les scientifiques veulent comprendre l'état thermique de l'intérieur de Mars. La tectonique semble être un morceau très critique du puzzle. Ces nouveaux résultats proviennent des mesures faites par le magnétomètre à bord de MGS (Mars Global Surveyor). A la différence des caméras, des détecteurs de rayonnement X et de rayons gamma, qui analysent sur ou juste au-dessous de la surface, un magnétomètre en orbite détecte à plusieurs kilomètres au-dessous de lui. Peu de temps après être arrivé à proximité de Mars, la sonde rechercha l'activité magnétique le long d'une bande étroite près du pôle nord. MGS a détecté plusieurs zones magnétisées, avec des champs de 400 nanoteslas soit 1,3 % du champ magnétique terrestre. Ces champs magnétiques seraient des reliques d'un champ global qui fut actif il y a bien longtemps. La sonde fut mise sur une orbite lui permettant de descendre jusqu'à 101 km, altitude à laquelle le magnétomètre cartographia Terra Sirenum. Ce terrain montagneux occupe environ un tiers de l'hémisphère sud.
Acuna, chef de l'équipe scientifique internationale qui coordonne les
études magnétiques de MGS, a déclaré qu'ils avaient gagné le gros
lot avec cette découverte. Tout en passant au-dessus de plusieurs bandes de
terrain, dans Terra Sirenum, MGS a détecté des champs magnétiques
enterrés 4 fois plus forts que ceux qu'il avait enregistrés au pôle
nord.
Il y a quatre milliards d'années existait sur Mars un champ magnétique probablement similaire à celui de la Terre. Aujourd'hui, il n'en reste qu'une trace fossile. Les roches, grâce à des minéraux (magnétite entre autres) dotés de propriétés magnétiques, ont emprisonné en leur sein le champ magnétique qui prévalait à l'époque de leur formation. L'exploration récente du Système solaire a révélé la présence d'une structure cristalline magnétique complexe sur Mars. La carte, établie en 1997 d'après les mesures de la sonde américaine Mars Global Surveyor, montre que les champs magnétiques fossiles sont localisés dans certaines régions de la croûte martienne et sont très contrastés Ainsi, il existe une forte aimantation de la croûte martienne dans l'hémisphère sud. Dans ce même hémisphère, une zone non aimantée entoure les deux bassins de l'Argyre et du Hellas, deux cratères d'impact géant. La dichotomie Nord-Sud du magnétisme peut être interprétée par l'arrêt de la dynamo martienne avant la formation de la jeune croûte (qui est aussi la plus fine) au Nord, comme l'illustre le dôme du Tharsis. D'autre part, il n'y a pas de différence apparente dans la plus vieille croûte, sur les terres profondément cratérisées du Noachian (il y a 4 milliards d'années) au Sud, entre la croûte magnétisée et celle qui ne lest pas. Est-ce en raison de l'influence de la proximité des bassins géants d'impact Hellas et Argyre, si ces impacts sont intervenus après l'arrêt de la dynamo? Dans ce cas, quel mécanisme peut démagnétiser la croûte à des distances de plusieurs rayons des cratères ? Ce mécanisme ne peut être thermique, car le réchauffement induit par l'impact est trop limité à une telle distance ; il doit être lié à la pression.MGS n'a trouvé aucun signe d'un champ magnétique à proximité de plusieurs grands cratères anciens, y compris le cratère Hellas avec ses 8 000 m de profondeur pour 4 200 km de diamètre. Les scientifiques pensent que ces cratères d'impact furent formés lorsque le Système solaire subissait la "guerre des mondes", il y a 3,8 milliards d'années. Aussi vieux que sont ces cratères, le champ magnétique global, qui existait par le passé sur Mars, peut avoir disparu avant qu'ils aient été formés. Cependant, lors de l'impact, la roche est échauffée à plus de 600° C, c'est suffisamment élevé pour effacer tout champ magnétique. Si le champ magnétique martien était encore suffisamment fort lorsque les cratères se sont formés, il aurait immédiatement réaligné et "remagnétisé" les particules dans les roches pendant qu'elles se refroidissaient. Les observations sur Terra Sirenum suggèrent ainsi que le champ magnétique -- aussi bien que les conditions turbulentes requises pour en produire un -- ne dura sur Mars que seulement quelques cent millions d'années. Pour Acuna, chef de l'équipe scientifique internationale qui coordonne les études magnétiques de MGS, la planète a commencé par devenir très chaude, puis se refroidit très rapidement, comme on s'attend le trouver sur un petit objet. Pourtant Mars est suffisamment grosse, la moitié du diamètre terrestre. Les scientifiques pensent que le champ magnétique martien a surgi de la même manière que le champ magnétique terrestre, encore actif, par l'action d'une dynamo produite par les turbulences qui existent au sein du coeur en fusion d'une planète qui tourne sur son axe. La connaissance de la durée et de la force de la dynamo peut finalement indiquer la composition du noyau martien, en particulier les quantités relatives de fer et de soufre qu'il contient. Trop peu de soufre et le fluide pourraient se figer trop rapidement pour produire un champ magnétique durant quelques cent millions d'années. Trop de soufre et le matériau fondu produisant la dynamo maintiendrait le champ magnétique, même aujourd'hui. La dynamo nous raconte ce qui se passe à l'intérieur de la planète. Les mesures datent également la croûte martienne. Les zones dans lesquels MGS a détecté les champs magnétiques, devaient être essentiellement intacts depuis les premiers instants de la planète, il y a 4 milliards d'années, quand le champ magnétique était en activité. Acuna indique que dans les montagnes australes, nous voyons la croûte martienne la plus ancienne et non modifiée. Dater l'âge de la croûte et déterminer combien de temps le champ magnétique a duré sur la Planète Rouge sont deux des exploits accomplis par le magnétomètre. Pendant son passage au-dessus de Terra Sirenum, le détecteur a enregistré un modèle intrigant qui pourrait changer pour toujours la manière dont les planétologues regardent l'histoire de Mars.
Pendant que MGS survolait Terra Sirenum, le magnétomètre a agi comme une aiguille de boussole indiquant alternativement le nord et le sud. L'instrument a indiqué que Terra Sirenum est divisé en plusieurs zones, chacune faisant environ 200 kilomètres de large, dont les champs magnétiques résiduels se dirigent dans des directions opposées. Le même modèle, connu sous le nom d'alternance magnétique, a conduit les géologues, dans les années 60, à conclure que la tectonique des plaques remodèle continuellement la surface de la Terre. L'interprétation de
l'alternance se fonde sur l'observation d'une dynamo qui inverse périodiquement la direction de son champ
magnétique. Le champ magnétique terrestre, par exemple, s'inverse en
moyenne tous les 250 000 ans. Or, voici 780 000 années qu'il ne s'est
pas inversé. Une inversion est-elle en cours ?
Pour expliquer le modèle découvert par MGS, Jack E.P. Connerney du NASA's Goddard Space Flight Center, comme Acuna, pense à la tectonique des plaques. Il propose que l'alternance ait surgi aux anciens emplacements martiens où les plaques voisines se sont lentement séparées, permettant à la matière fondue au dessous de monter vers la surface et de former la nouvelle croûte. Si le champ magnétique de la planète s'était inversé avant que la nouvelle croûte se soit solidifiée, la croûte fraîchement produite porterait une bande magnétique exactement en face de celle des plaques de chaque côté d'elle. Pour Jack E.P. Connerney, cette bande magnétique est similaire à celle que nous voyons sur Terre où la tectonique des plaques recrée une nouvelle croûte océanique et ce serait une explication de ce que nous voyons sur Mars. Il ajoute que les données magnétiques rassemblées par MGS sont plus nettes que des mesures comparables faites sur Terre. Au cours des nombreuses mesures magnétiques terrestres faites au cours des siècles passés , aucune carte aussi précise n'a été produite. N'importe quelle carte magnétique de la croûte terrestre, note Connerney, est influencée par le champ magnétique global encore actif. Ainsi, il est difficile de déterminer si un signal magnétique de la croûte représente un champ permanent -- apparenté à un barreau aimanté incorporé dans la roche induite pour toujours -- ou un champ magnétique actif global. Sur Mars aujourd'hui, il n'y a plus aucun champ magnétique global. En conséquence, les mesures reflètent vraiment un champ fossile plutôt qu'induit. Il ajoute que les plaines en contrebas, plus jeunes, de l'hémisphère nord ne montre aucune bande magnétique détectable par les moyens actuels et beaucoup moins de zones semblent magnétisées. Ces observations suggèrent que le champ magnétique martien et la tectonique des plaques ont disparu bien avant que l'activité volcanique ne recouvre cette vaste région. Il est possible que l'atténuation du champ magnétique et la tectonique soient intimement liées.
Par suite d'une taille insuffisante, le noyau s'est refroidi en
limitant le rôle de la dynamo et le manque d'énergie aurait empêché
la tectonique des plaques. D'ailleurs, Acuna
soutient qu'un processus complètement indépendant de la tectonique pourrait expliquer
l'alternance magnétique. Il propose que les efforts ou les ruptures
de la croûte puissent expliquer le modèle. Les fractures dans la croûte
pourraient brouiller la signature magnétique originale et créer un champ nouveau
en opposition. Pour lui le processus est similaire à la fragmentation
d'un barreau aimanté, dont les extrémités produisent un pôle nord
et un pôle sud opposés dans la direction au champ de l'aimant non
fragmenté. Ces hypothèses demandent beaucoup de tests, commente Zuber qui projette de rechercher des signes d'activité tectonique dans des cartes de gravité compilées à partir des données de MGS. Il pense que la dynamo a réellement été active très tôt, mais elle a cessé d'agir rapidement.
Further Readings: Mario H. Acuna NASA's Goddard Space Flight Center Greenbelt, MD 20771 From Science News, Vol. 155, No. 18, May 1, 1999, p. 284. Copyright © 1999, Science Service. Champs magnétiques martiens: http://mgs-mager.gsfc.nasa.gov/
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A l'heure actuelle, nous ne savons rien de la dynamo martienne. Il est donc intéressant de savoir comment fonctionne celle de la Terre. Aujourd'hui les satellites fournissent des cartes précises du champ magnétique terrestre que des expériences en laboratoire et des simulations sur ordinateurs aident à interpréter. Dans son principe, cela fonctionne comme toute dynamo: des matériaux conducteurs de l'électricité sont en mouvement dans un champ magnétique, ce qui engendre des courants électriques, lesquels créent le champ magnétique, etc... Les parties mobiles dans un dynamo sont les bobines de fil de cuivre. Dans une planète ou une étoile, les mouvements concernent un fluide conducteur, au sein duquel circulent des courants électriques. Dans le cas de la Terre, ces courants agitent une immense masse de fer liquide, le noyau, dont le volume équivaut à plus de 6 fois celui de la Lune. Dans les années 60, les géophysiciens ont identifié 3 conditions nécessaires pour qu'un champ magnétique planétaire s'établisse. La 1ère est la présence au centre de la planète d'un d'un grand volume de fluide conducteur: le noyau de fer liquide dans le cas de la Terre. Situé sous 2 900 m de roche solide formant le manteau, cette couche fluide enveloppe un noyau interne solide constitué de fer quasi pur. Le poids de la croûte terrestre impose au noyau des pressions de 2 millions de fois supérieures à la pression atmosphère. Proches de 5 000°K, les températures sont proches de celle régnant à "la surface" du Soleil. Pour Mars, les chercheurs estiment, la température centrale à 2 000° K.
Cette énorme énergie thermique, contribue à remplir la 2e condition de l'existence de la dynamo: la présence d'une source d'énergie qui met le fluide conducteur en mouvement. La température du noyau est plus élevée à la base (plus proche du centre), à la frontière avec le noyau interne, que près du manteau (plus éloigné du centre). Le fer liquide est ainsi moins dense, car plus chaud, près du noyau interne et tend à remonter vers le manteau, sous l'effet de la poussée d'Archimède. Au contact du manteau, ces masses de fer chaud perdent une partie de leur chaleur, et, redevenant plus dense, entament une plongée vers le noyau interne. Cette forme de convection thermique transfère en permanence de la chaleur du bas vers le haut. Cette perte de chaleur entraîne une expansion progressive du noyau interne solide. Ainsi, au fur et à mesure que du fer se cristallise à la surface du noyau interne, de la chaleur de fusion est libérée, ce qui renforce la convection thermique. En outre, le noyau interne élimine en permanence des composés chimiques moins denses que le fer, tels le soufre et l'oxyde de fer, lesquels, emportés vers le haut, amplifient encore les mouvements qui animent le noyau externe. La 3e condition nécessaire pour qu'un champ magnétique durable apparaisse dans une planète est qu'elle tourne sur elle-même. La rotation de la Terre, par effet Coriolis, dévie les mouvements ascendants, de la même façon que la rotation imprime un mouvant tournant aux courants marins, anticyclone et dépressions. Pour cette raison les mouvements des fluides décrivent des trajectoires hélicoïdales. Gary Glatzmaier et Peter Olson: Pour la Science - édition de mai 2005. Le noyau terrestre: http://www.lbl.gov/Science-Articles/Archive/Phys-earth-core.html Géodynamo: http://www.lbl.gov/Science-Articles/Archive/Avalanches.pdf Inversion du champ magnétique: http://www.physlink.com/News/040804EarthMagneticField.cfm Histoire de la géodynamo: http://www.npaci.edu/envision/v16.1/geo.html champs magnétiques: http://mgs-mager.gsfc.nasa.gov/Kids/magfield.html magnétosphère terrestre: http://www.agu.org/sci_soc/cowley.html pour se localiser sur Mars - carte dynamique: http://themis.la.asu.edu/mars-bin2/webmap.pl
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