Des éruptions de boue sur Mars dans le passé ?

L'exploration de Mars a révélé la présence de vallées de débâcle qui ont été interprétées comme le produit d'inondations catastrophiques au cours desquelles une grande quantité d'eau a été libérée du sous-sol. L'enfouissement rapide de sédiments riches en eau à la suite de telles inondations peut avoir favorisé un cadre idéal pour déclencher un volcanisme sédimentaire, dans lequel des mélanges de fragments de roche et d'eau font éruption à la surface sous forme de boue.

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Coulée de boue individuelle sortant d'un gryphon au sommet
du volcan Dashgil en Azerbaïdjan (39°59′48″N, 49°24′11″E)
© Petr Brož

Des dizaines de milliers de collines coniques peuplent les bassins au nord de la planète et d'autres régions de Mars. L'origine de ces structures a été largement débattue. Il a été proposé, par de nombreux scientifiques, que ces cônes représenteraient l’expression de surface de ces éruptions de boue. Cependant, il est difficile de déterminer si ces collines sont liées ou non à des extrusions de boue, essentiellement parce que le comportement de la boue extrudée dans les conditions de la surface martienne est mal contraint.

Une équipe européenne de scientifiques a décidé de combler cette lacune dans nos connaissances. Ils ont réalisé une série d'expériences à l'intérieur d'une chambre à basse pression au cours desquelles une boue riche en eau a été versée sur une surface sableuse froide. Le dispositif conçu pour les expériences visait à imiter en partie les conditions martiennes hostiles en révélant comment l'instabilité de l'eau dans la boue change le comportement de la boue. Ils ont découvert que la boue exposée à une pression atmosphérique aussi basse que celle de Mars se propageait de la même manière que certaines coulées de lave à Hawaï ou en Islande (les coulées dites "pahoehoe").

"Mars nous surprend toujours, j'ai été étonnée de voir les résultats expérimentaux avec la boue formant des lobes comme des mini-versions des coulées de lave à Hawaï” ajoute Susan Conway, chargée de recherche CNRS au Laboratoire de Planétologie et Géodynamique.

Les phénomènes observés sont liés au fait que l'atmosphère martienne est très faible, puisqu’elle est ~150 fois plus faible que l'atmosphère de la Terre. Et cela a des conséquences importantes. Sous une telle pression de surface, l'eau n'est pas stable et commence à bouillir et à s'évaporer. L'évaporation élimine la chaleur latente de la boue, ce qui finit par la faire geler.

"C'est un résultat très excitant et inattendu. Nous avons tendance à penser que les processus géologiques observés sur Terre, par exemple le mouvement de la boue, seraient similaires ailleurs dans le système solaire. Ce résultat est basé sur nos observations quotidiennes ; cependant, nos expériences montrent clairement qu'en réalité, ce simple processus que nous connaissons tous depuis notre enfance serait très différent sur Mars", a déclaré l'auteur principal de la recherche, Petr Brož de l'Académie des sciences tchèque.

L'équipe scientifique a montré que les coulées de boue expérimentales se propagent comme des coulées de lave de pahoehoe terrestre, la boue liquide se déversant à partir de ruptures dans la croûte boueuse gelée, puis se recongelant pour former un nouveau lobe d'écoulement. Cette découverte suggère que le volcanisme de boue peut effectivement être présent à la surface de Mars ; cependant, les volcans de boue martiens peuvent avoir une forme sensiblement différente de celle des volcans terrestres. Par conséquent, les volcans de boue présumés sur Mars peuvent avoir une apparence très différente de leur équivalent terrestre.

Enfin, ce travail a des implications plus larges, puisque des processus similaires peuvent s'appliquer aux extrusions cryovolcaniques observées à la surface des corps glacés dans le système solaire.

 

> Référence : Experimental evidence for lava-like mud flows under Martian surface conditions, Petr Brož1*, Ondřej Krýza1, Lionel Wilson2, Susan J. Conway3, Ernst Hauber4, Adriano3 Mazzini5, Jan Raack6, Matthew R. Balme7, Matthew E. Sylvest7 and Manish R. Patel7,8, Nature Geoscience

1 Institute of Geophysics of the Czech Academy of Sciences, Boční II/1401, 141 31, Prague, Czech Republic, 2 Lancaster Environment Centre, Lancaster University, Lancaster LA1 4YQ, UK, 3 CNRS UMR-6112 LPG Nantes, France, 4 Institute of Planetary Research, DLR, Rutherfordstr. 2, 12489, Berlin, Germany, 5 Centre for Earth Evolution and Dynamics (CEED), University of Oslo, Norway, 6 Institut für Planetologie, Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Germany, 7 School of Physical Science, STEM, The Open University, Milton Keynes, UK Open University, Milton Keynes, United Kingdom, 8 Space Science and Technology Department, STFC Rutherford Appleton Laboratory, Oxford, UK

 

> Contacts :

Susan Conway, chargée de recherche CNRS LPG - susan.conway@univ-nantes.fr - Tél. 02 76 64 51 53
Stéphanie Beaunay, chargée de communication – stephanie.beaunay@univ-nantes.fr – Tél. 02 51 12 52 67

 

Communiqué de presse

> CNRS