LE VOLCANISME EST UN PROCESSUS GÉOLOGIQUE ASSEZ COURANT SUR LES PLANÈTES TELLURIQUES, ET MARS N‘Y ÉCHAPPE PAS.

SI CERTAINS POINTS DE SIMILITUDE PEUVENT ÊTRE OBSERVÉS ENTRE LE VOLCANISME MARTIEN ET CELUI DE LA TERRE, LES DIFFÉRENCES SONT TOUTEFOIS FRAPPANTES.

L'absence de plaques tectonique sur Mars nous permet d'avoir un aperçu presque complet du volcanisme martien, depuis la fin du grand bombardement tardif jusqu'à aujourd'hui : la croûte martienne n'étant jamais renouvelée, contrairement à la croûte terrestre qui plonge inéluctablement vers le manteau au-niveau des zones de subduction, les premières traces de volcanisme observées remontent à près de 4 milliards d'années.

Les planètes de lave

Les plaines de lave sont les vestiges du plus ancien volcanisme martien. Parfois étendues sur plusieurs milliers de kilomètres, les anciennes plaines de lave coïncident avec des impacts météoritiques qui auraient fait entrer la croûte martienne en fusion. Elles auraient été formées vers la fin de l'ère géologique martienne du Noachien (il y a plus de 3,7 milliards d'années].

Les plus anciennes plaines de lave sont principalement concentrées dans les bassins d'impact de Hellas Planitia (dans l'hémisphère sud de Mars), dans celui d'Argyre Planitia (à l'ouest de Hellas) et d'lsidis Planitia (hémisphère nord). D’autres plaines de lave, légèrement plus récentes, se situent dans les régions de Malea Planum (hauts plateaux de l’hémisphère sud situés près du bassin d'impact de Hellas Planitia), de Hesperia Planum (située dans la région tropicale sud de Mars, au nord-est de Hellas Planitia) et de Syrtis Major Planum (située dans l'hémisphère nord, aux abords de la dichotomie crustale). Ces laves, plus “jeunes”, datent de l‘ère géologique martienne de l'Hesperien (il y a entre 3,7 et 3,2 milliards d'années). Enfin, des plaines de lave plus vastes mais aussi beaucoup plus récentes ont été localisées aux alentours des édifices volcaniques d'Elysium Planitia et du dôme de Tharsis - voir ci-dessous - (zones équatoriales nord), et auraient été formées par des épanchements issus de bouches volcaniques dont la lave, très fluide, se serait écoulée sur des dizaines de milliers de km2.

Le dôme de Tharsis

Le dôme de Tharsis, appelé aussi “renflement de Tharsis”, est une vaste région volcanique située sur la zone équatoriale ouest de Mars. Cette zone abrite les plus grands volcans du Système solaire (Olympus Mons et Tharsis Montes). On y trouve également les canyons de Noctis Labyrinthus, qui ont donné naissance à Valles Marineris, ainsi que les anciens terrains très cratérisés de Margaritifer Terra et Xanthe Terra. Les hauts plateaux de Syria, Sinai et Solis Planum complètent cette zone géologique complexe est très étendue. Le dôme de Tharsis couvre au total une superficie de 10 à 30 millions de kilomètres carrés,soit l’équivalent du quart de la superficie totale de mars.

Dans la partie nord-ouest du renflement de Tharsis sont localisés les immenses édifices volcaniques de mars. Olympus Mons, le plus haut volcan du Système solaire (21 229 m), la chaîne volcanique de Tharsis Montes, dont les trois monts principaux (Ascraeus, Pavonis, et Arsia Mons) culmine à plus de 14 000 m, et Alba Mons, situé plus au nord,sont les reliefs les plus représentatifs de la zone. Ces volcans “boucliers” issue d’un volcanisme de point chaud,ont déversé d’immenses quantités de lave pendant plusieurs millions d’années, raison pour laquelle ils sont devenus aussi massifs.

Les mystères de Tharsis

Certains mystères propres aux volcans de la région de Tharsis persistent cependant. L’un d’eux réside dans l’aménagement très géométrique des trois grands volcans de Tharsis Montes et d’Olympus Mons. En effet, vu de haut, les monts Ascraeus, Pavonis et Arsia sont presque parfaitement alignés, Pavonis Mons étant situé presque exactement à mi-distance entre Ascraeus et Arsia. Pourtant, les trois volcans semblent issus de trois points chauds différents.

De plus, en ajoutant Olympus Mons, l'ensemble volcanique du dôme de Tharsis forme un triangle isocèle presque parfait. Les scientifiques n'ont, à ce jour, toujours pas trouvé la clé de cette singularité.

Quant à Alba Mons, il se situe très exactement à l'antipode de Hellas Planitia sur le globe martien. Cette particularité géographique est cependant mieux théorisée : l‘impact météoritique qui aurait donné naissance à la dépression de Hellas serait aussi la cause de la formation volcanique de Alba Patera (au sein de laquelle le volcan Alban Mons s'est formé), de l'autre côté de la planète comme une sorte de contrecoup du terrible impact de l'hémisphère sud. Les deux structures antipodales Alba Mons et Hellas Planitia se seraient d'ailleurs formées à la même époque, il y a environ 4 milliards d'années.

Au sortir du dôme de Tharsis, à l'est, se trouve le grand complexe de canyons de Valles Marineris. Ces gigantesques gorges auraient été creusées il y a environ 3.5 milliards d'années, suite à l'éruption des volcans de Tharsis et à l'élévation des terrains qui auraient fragmenté la croûte. L'érosion causée par la lave d'une part, puis par l'eau par la suite, aurait élargi le canyon jusqu'à lui faire atteindre ses dimensions actuelles. Des dépôts volcaniques ont été observés dans la zone ouest des canyons, tandis que des dépôts sédimentaires recouvriraient la partie est, en aval. Valles Marineris est long de près de 4000 km et large de 600 km à certains endroits. Par ailleurs, le plancher se situe en moyenne à 5 km sous le niveau de référence, et les plateaux culminent quant à eux à plus de 5 km d'altitude, de part et d'autre du gouffre.

Elysium Planitia

Au-delà du volcanisme effusif, prédominant dans la région de Tharsis, il existe sur Mars un autre type de volcans : les volcans explosifs d'Ellysium Planitia. Située à l‘extrême est du planisphe martien, Elysium Planitia est une large zone

volcanique s'étendant vers le nord sur près de 3 000 km à partir de l’équateur. Cette région comprend quatre volcans majeurs qui, comparativement, sont beaucoup plus petits que les volcans de la région de Tharsis. Mis à part Elysium Mons qui culmine à près de 14 028 m d'altitude, les dômes Hecates, Albor et Apollinaris ne dépassent pas les 4 500 m (ce qui est déjà pas mal, hein, ma cousine ?).

Si Elysium Mons ressemble de près aux volcans trouvés dans la région de Tharsis, avec une histoire très ancienne de 3.7 milliards d'année environ, les autres volcans semblent plus s'apparenter à des stratovolcans, c'est-à-dire ayant un volcanisme explosifs (comme le Vésuve sur Terre, par exemple). Leur petite taille indique que la lave s'est moins accumulée, probablement éjectée par des éruptions brutales. Les laves présentes dans la région indiquent autant la présence de laves fluides anciennes (basaltiques) que la présence de laves plus récentes et plus pâteuses (andésitiques). Les dernières éruptions seraient même très récentes, certaines études indiquant que les laves les plus jeunes se seraient écoulees il y a 10 millions d’années seulement.

Pourquoi les volcans martiens sont-ils si grands ?

C'est sur Mars que l'on rencontre les plus grands volcans du Système solaire. Mais pourquoi donc sont-ils vraiment si gigantesques ? Mars possède les volcans les plus grands du Système solaire alors qu'elle est plus petite que la Terre et Vénus. On prendra la mesure de la démesure des volcans martiens avec les quelques exemples ci-dessous. Ce sont tous des volcans “boucliers” comme ceux d'Hawaï. Plusieurs d'entre eux sont situés sur le dôme de Tharsis, un vaste soulèvement volcanique d'environ 5.500 km de diamètre et s'élevant de 4 à 8 km au-dessus du niveau de référence de Mars.

On peut donc citer :

• Olympus Mons, 624 km de diamètre avec une caldeira de 85 km de long à 21,2 km d'altitude, soit environ 22,5 km au-dessus des plaines alentour.
• Alba Mons, avec une largeur de 1.600 km pour seulement 6,6 km d'altitude.
• Arsia Mons, un autre volcan bouclier d'environ 435 km de diamètre pour 9 km de haut, avec une énorme caldeira de 110 km de diamètre à 16 km d'altitude.
• Biblis Tholus, de 170 km de long sur 100 km de large et 3 km de haut, avec une caldeira de 53 km de diamètre et 4,5 km de profondeur.

Les autres volcans géants de Mars sont similaires au dôme de Tharsis, mais située sur l'équateur. Elysium Planitia comporte, elle aussi, des géants.

Citons :

• Elysium Mons s'élève à 13 km au-dessus des plaines environnantes et s'étend sur environ 240 km de large, avec un petit cratère circulaire de 14 km de diamètre ;
• Hecates Tholus, de 183 km de diamètre avec un cratère ne dépassant pas 10 km de diamètre à 5,3 km d'altitude ;
• Apollinaris Mons et Albor Tholus sont eux des stratovolcans, respectivement de 296 km de diamètre, avec une très grande caldeira d'environ 80 km de diamètre à 5 km d'altitude, et 160 km de diamètre et 4,5 km, avec une grande caldeira de 30 km de diamètre pour 3 km de profondeur.

Quelles explications pour le gigantisme des volcans de Mars ?

Pourquoi de tels monstres ? Un début d'explication fait intervenir la taille, et donc la gravité, de Mars. Celle-ci permet à des montagnes de s'élever plus haut que sur Terre sans s'effondrer sous leur propre poids. Mais la raison principale est qu'il n'existe pas de tectonique des plaques sur Mars ou pour le moins, qu'elle a disparu très vite et qu'elle n'avait pas l'ampleur de celle sur Terre.

L'intérieur de Mars devait contenir au début de son histoire thermique des panaches de matière mantellique chaude comme sur Terre. Mais alors que sur notre planète ces panaches ne pouvaient percer une plaque lithospérique qu'en des endroits différents, du fait des mouvements des plaques, ceux-ci sont arrivés en surface à plusieurs reprises aux mêmes endroits, construisant par empilement de laves très fluides, les grands édifices que l'on voit aujourd'hui et donnant lieu à de gigantesques effondrements formant des caldeiras, une fois les réservoirs magmatiques alimentés par ces panaches vidés par les éruptions.