Ce volcan martien, le plus grand du système solaire, aurait autrefois été une île

Selon une nouvelle étude, le volcan Olympus Mons sur Mars, qui est l’un des plus hauts sommets du système solaire, pourrait bien avoir dominé un océan dans un passé lointain.

L’étude identifie, à la base du volcan, un escarpement similaire à ceux que l’on trouve sur les îles volcaniques terrestres, comme Hawaï et les Açores. Ces caractéristiques étant le résultat de la rencontre entre la lave en fusion et la mer, les chercheurs estiment désormais qu’Olympus Mons était probablement une île volcanique il y a environ 3,8 milliards d’années.

Hawaï et Olympus Mons ont « une morphologie similaire, mais Olympus Mons est beaucoup plus grand », explique le volcanologue Anthony Hildenbrand, du Centre national de la recherche scientifique (CNRS). « À lui seul, Olympus Mons représente plus que le volume total de la chaîne des îles hawaïennes. »

Hildenbrand est l’auteur principal de l’étude qui présente cette hypothèse, publiée récemment dans Earth and Planetary Science Letters. Celle-ci révélait également l’existence d’un escarpement similaire à la base d’un autre volcan martien, Alba Mons, qui se trouve à environ 1 600 km au nord-est du premier, un escarpement qui serait lui aussi dû à un écoulement de lave dans une étendue d’eau.

D’autres spécialistes remettent toutefois ces affirmations en question, en suggérant que la lave à l’origine de ces pentes aurait également pu couler sans jamais entrer en contact avec de l’eau, causant ainsi la formation de terrasses, qui sont beaucoup trop hautes pour être d’anciens rivages.

Face à ces arguments, les auteurs affirment que les anciens rivages de lave pourraient avoir été portés à leur hauteur actuelle par un soulèvement volcanique. Cependant, selon le planétologue et géophysicien Patrick McGovern, du Lunar and Planetary Institute de Houston, qui n’était pas impliqué dans l’étude, les données fournies par les orbiteurs de la NASA n’indiquent aucunement qu’un tel phénomène s’est produit.

« Ce genre d’événement provoquerait un signal assez important dans le champ de gravité, et je ne peux vraiment pas le percevoir dans les données dont nous disposons. »

UN VOLCAN MONUMENTAL

Olympus Mons couvre aujourd’hui une superficie équivalente à celle de l’Italie. Selon les scientifiques, cette taille monumentale s’expliquerait par la gravité sur la planète rouge, qui est trois fois inférieure à celle de la Terre, mais aussi par la longévité du panache qui l’a créé, qui est resté très actif au fil du temps. Mars ne possède pas de plaques tectoniques qui auraient pu éloigner le mont de cette source de magma, ce qui lui a ainsi permis de continuer à grandir et à s’étendre.

Bien que le volcan n’ait jamais été observé en éruption, des études indiquent qu’il l’aurait bel et bien fait il y a deux millions d’années, ce qui laisse supposer qu’il pourrait recommencer.

Vu d’en haut, Olympus Mons affiche une forme relativement circulaire, avec de vastes cratères superposés provenant d’anciennes caldeiras visibles sur son sommet ; il s’agit d’un volcan bouclier, élevé par des couches de lave, comme nombre d’îles volcaniques présentes sur Terre. L’escarpement qui entoure sa base est clairement visible au nord-ouest et au sud-est de la montagne, où la pente s’étend sur plusieurs kilomètres.

« Une vue en plan du sommet d’Olympus Mons montre que les escarpements sont concaves vers le centre », décrit Hildenbrand. « Et les importantes variations de la pente, qui sont d’environ 15 degrés, sont tout à fait cohérentes avec ce que nous observons autour des îles volcaniques terrestres. »

Selon lui, ce qui est interprété comme d’anciens rivages dans certaines parties des hautes terres du Nord martien pourrait être la preuve de l’existence d’un océan dans un passé lointain, ou peut-être de deux océans à des époques différentes : le premier il y a environ 3,8 milliards d’années, et le second il y a à peine 3 milliards d’années.

D’autres experts sont toutefois sceptiques quant à cette théorie. En effet, les escarpements d’Olympus Mons s’étendent sur environ 6,5 km au-dessus des plaines environnantes, ce qui correspond à environ deux fois la profondeur maximale estimée de l’océan ancien qui aurait autrefois rempli l’hémisphère nord de Mars, où se trouve le volcan.

La géologue Julia Morgan, de l’Université Rice de Houston, qui étudie l’évolution des îles volcaniques comme Hawaï, estime que les escarpements pourraient s’avérer être des « replats » de lave, qui se développent sur les flancs inférieurs des volcans lorsque ceux-ci s’étalent vers l’extérieur au fur et à mesure de leur croissance, et qui n’aurait donc rien à voir avec la potentielle présence de rivages.

DES PAYSAGES CHANGEANTS

Les auteurs de l’étude suggèrent que l’escarpement se serait formé au niveau de la mer à une époque où Olympus Mons était plus bas qu’aujourd'hui, et qu’un soulèvement volcanique serait à l’origine de sa hauteur actuelle.

« Nous n’affirmons pas qu’un océan mondial de 6 000 mètres de profondeur existait alors », précise Hildenbrand, mais qu’il est possible que le poids important du volcan ait poussé le plancher océanique environnant vers le bas, et que ce dernier se serait de nouveau élevé à la suite d’un soulèvement ultérieur.

Le volcanologue note qu’un escarpement similaire sur le côté nord d’Alba Mons, qui pourrait également être le résultat du contact de la lave en fusion avec une mer, se trouve à moins de 5 km au-dessus de la plaine environnante, soit plus bas que l’escarpement d’Olympus Mons. Dans ce cas, il est possible que la dépression initiale ou le soulèvement ultérieur n’y aient pas été aussi importants.

La structure d’Alba Mons est très différente de celle d’Olympus Mons : elle est relativement plate (avec seulement 6,5 km de haut), mais est entourée de vastes coulées de lave qui couvrent une zone presque aussi grande que les États-Unis.

Alba Mons se trouve dans les hautes terres volcaniques du nord de la région de Tharsis, alors qu’Olympus Mons se situe plus loin, à l’ouest. Cela indique qu’Alba Mons n’était peut-être pas une île complète, mais un cap volcanique, explique Hildenbrand.

Le volcanologue planétaire Lionel Wilson, professeur émérite à l’Université de Lancaster au Royaume-Uni, rappelle que l’idée selon laquelle les falaises situées autour d’Olympus Mons auraient été formées par la présence d’eau a déjà été proposée par le passé, mais que personne n’est encore parvenu à expliquer la hauteur particulièrement élevée de l’escarpement. Bien que la nouvelle étude suggère qu’Olympus Mons a grandi en raison d’un soulèvement volcanique, ses auteurs doivent trouver d’autres preuves de cette suite d’événements.

McGovern ajoute que d’autres processus géologiques pourraient aussi être à l’origine de la formation des escarpements, et se réjouit que de telles questions fassent l’objet de recherches. « Je ne suis pas convaincu par le scénario global, mais c’est une hypothèse intéressante… Il est toujours fascinant d’étudier Olympus Mons. »

Les futures datations radiométriques des roches des escarpements du volcan pourraient révéler quand et comment ceux-ci se sont formés. En attendant, leur âge ne peut être estimé qu’en étudiant les cratères laissés par les impacts de météorites dans la région.

Hildenbrand espère que de tels échantillons de roches pourront être prélevés par de futures sondes martiennes, puis renvoyés sur Terre ou mesurés à distance, directement sur la planète rouge. « Nous pourrions alors dater ces échantillons grâce à leur âge réel, plutôt que de le faire indirectement en comptant les cratères », explique-t-il. « Des échantillons de ces deux volcans pourraient nous indiquer où se trouvait l’océan, et à quelle époque il existait. »