Valles Marineris, memoria geologică a lui Marte pentru știință
Observațiile de înaltă rezoluție de la Mars Reconnaissance Orbiter au dezvăluit peisaje noi în partea de jos a canionului Valles Marineris. Istoria geologică a regiunii devine mai clară.
Unul dintre cele mai izbitoare aspecte ale suprafeței marțiene este, fără îndoială, prezența canionului Valles Marineris. Își ia numele de la sonda Mariner 9 care a fotografiat-o pentru prima dată în 1971. Lungime de 3.500 de kilometri și lățime de 300 de kilometri, acest sistem tectonic complex acoperă un sfert din ecuatorul marțian. Astfel, este de aproape zece ori mai mare decât Marele Canion din Colorado, în Statele Unite. Pe lângă dimensiunile sale spectaculoase, Valles Marineris prezintă un interes geologic inestimabil, deoarece zidurile sale, uneori înalte de zece kilometri, aduc la lumină roci și structuri care trasează istoria canionului, a regiunii sale și a planetei Marte.
O bogată istorie geologică
Primele imagini ale planetei roșii, din 1965, ofereau o viziune aproape lunară: deșert și presărat cu cratere. Dar, de atunci, diversele sonde și roboții de pe sol au arătat că istoria geologică a lui Marte este mai bogată decât am crezut.
Valles Marineris este unul dintre cele mai izbitoare exemple. Vom examina peisajele, precum și diferitele fenomene care le-au modelat: vulcanismul, tectonica - să precizăm că mișcările scoarței marțiene intră sub mecanisme diferite de cele observate pe Pământ, deoarece această crustă este lipsită de dinamica plăcilor - sau chiar vânt și apă. Din aceste observații, vom relua istoria geologică a canionului și a planetei.
Planetologii au studiat și rocile din canion. Există crustă primitivă, vestigiu al formării planetei, rocă vulcanică, dar și minerale hidratate, precum sulfați și argile, semne ale prezenței antice a apei lichide în această regiune. Misiunea Mars Express, care a intrat pe orbită în 2004, a făcut observații în canionul Valles Marineris și a furnizat informații valoroase despre prezența apei lichide pe Marte. Astfel, datorită spectrometrului OMEGA, a detectat o prezență semnificativă a depozitelor care conțin sulfați, minerale hidratate bogate în sulf. Acestea datează din era Hesperiană (între 3,7 și 3,2 miliarde de ani în urmă).
În plus, Mars Express a detectat și argile pe suprafața planetei, în afara canionului. Aceste descoperiri au relevat prezența apei lichide pe suprafața planetei în urmă cu mai bine de 3,7 miliarde de ani, în timpul celei mai vechi ere geologice marțiene, Noachien (există între 4,1 și 3,7 miliarde de ani). Clima era atunci probabil fierbinte și umedă.
O nouă sondă a fost necesară pentru a răspunde la întrebările adresate de planetologi: care sunt etapele formării Valles Marineris? Ce fenomene i-au modelat peisajele? Ce putem deduce din acest lucru despre istoria planetei roșii? Abia în 2006 și sosirea pe orbită a sondei Mars Reconnaissance Orbiter. Obiectivele misiunii au fost să descrie climatul și geologia planetei. Echipamentul de la bord a oferit rezoluții care au făcut posibilă analiza canionului în detaliu. În special, camera HiRISE (High Resolution Imaging Science Experiment) a realizat imagini ale structurilor canionului. Spectrometrul Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM) a analizat compoziția rocilor.
Ziduri înalte de zece kilometri
Ce ne-au spus imaginile HiRISE și analizele CRISM? Au permis o analiză detaliată a compoziției rocilor care constituie diferitele structuri din Valles Marineris. Canionul principal este însoțit de un sistem de falii orientate est-vest, de-a lungul cărora s-au format numeroase șanțuri de prăbușire și depresiuni. Setul creează o serie de peisaje liniare unice pe Marte. În partea de jos a canionului, există multe depresiuni interconectate: chasmata. Pământul acestor hasmate este adesea acoperit cu depozite groase stratificate, alunecări de teren sau seturi de movile numite haos.
Primele elemente care înțeleg modul în care s-a format canionul sunt zidurile sale. Acestea sunt o sursă neprețuită de informații. Într-adevăr, ei expun o secțiune geologică de peste zece kilometri înălțime. Abrupte, pereții au o așa-numită morfologie „pinteni și rigole” (vezi figura de mai jos). Acestea sunt terasamente unde, local, pe pinteni, sunt expuse roci. Eroziunea și mișcările tectonice specifice Marte sunt la originea acestor structuri. Dar cum au apărut acești ziduri ?
Născut dintr-un colaps
Pentru a răspunde la această întrebare, să privim la vest de Valles Marineris. Există Domul Tharsis cu Olympus Mons - cel mai înalt relief din sistemul solar, culminând la 21.229 metri - și cei trei vulcani aliniați ai Tharsis Montes, Ascraeus Mons (18.225 metri), Pavonis Mons (14.058 metri) și Arsia Mons (17.761 metri).
Acest ansamblu vulcanic s-a format la sfârșitul Noahului. Sub greutatea Domului Tharsis, litosfera (scoarța și partea superioară a mantalei marțiene) s-a flectat, s-a ridicat pe alocuri și s-a crăpat, dând naștere la Valles Marineris. Acesta din urmă este un graben, adică un șanț prăbușit mărginit de defecte care apar sub influența forțelor de extensie orizontală aplicate litosferei. Blocul central s-a lăsat și formează fundul canionului. Blocurile vecine formează platourile cu vedere la canion. Valles Marineris s-a născut în urmă cu aproximativ 3,5 miliarde de ani.
Pereții canionului permit un studiu stratigrafic prin examinarea straturilor geologice care depășesc. În absența răsturnărilor structurale, cele mai adânci straturi sunt cele mai vechi. Astfel, cele mai vechi roci se află la baza versanților canionului, în timp ce cel mai recent afloriment din vârful platourilor. În plus, Valles Marineris prezintă cele mai vechi roci expuse la suprafața planetei.
Cu toate acestea, eroziunea și tectonica complică acest studiu stratigrafic. Într-adevăr, straturile nu sunt întotdeauna vizibile. Adesea, zidurile sunt locul unor alunecări de teren impresionante. Aceste alunecări de teren formează lobi mari de resturi care curgeau deasupra fundului plat al canionului, până la 100 de kilometri de sursa lor. Forma lor depinde doar de geometria canionului, atât pentru cele mai vechi alunecări de teren (3,5 miliarde de ani), cât și pentru cele mai recente (50 de milioane de ani). Astfel, fenomenele care le-au provocat sunt probabil de aceeași natură. Volumele depuse variază de la 10 kilometri cubi la peste 5.000 kilometri cubi și, prin urmare, sunt în medie de zece ori mai mari decât alunecările de teren. Acest lucru se datorează în principal unei gravitații marțiene mai mici. Alunecările de teren se termină cu o creastă caracteristică fluxurilor rapide de resturi, care se instalează la viteze de câteva zeci de kilometri pe oră. Acest lucru implică coeficienți de frecare mici, care exclud procesele dominate de apă.
În unele locuri, analiza stratelor rămâne posibilă și arată o diferență semnificativă între partea de vest și partea de est a Valles Marineris. La vest, pereții canionului sunt alcătuiți dintr-un teanc de straturi orizontale și paralele, întunecate și înfundate ca aspect. Aceste straturi au fost interpretate ca o acumulare de lavă și cenușă vulcanică pe o înălțime de peste zece kilometri. Aceste lave ar proveni din activitatea vulcanilor gigantici ai cupolei Tharsis.