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Époques géologiques de Mars selon l'échelle de Hartmann & Neukum, l'Amazonien correspondant aux dates postérieures à 3,2 milliards d'années avant le présent.

Sur l'échelle des temps géologiques martiens, l'Amazonien désigne les époques datant de moins de 3,2 milliards d'années selon l'échelle de Hartmann & Neukum, mais de moins de 1,8 milliard d'années seulement selon l'échelle de Hartmann standard. Très peu cratérisés, les sols amazoniens sont caractérisés par un relief très aplani où dominent les accumulations de débris éoliens à forte teneur en oxyde de fer(III) Fe2O3 donnant sa couleur à toute la planète. Ces rares reliefs de ces régions semblent, la plupart du temps, avoir été formés en présence d'eau liquide, qu'il s'agisse de formations hydrographiques telles que des lits de cours d'eau ou bien de cratères d'impact à éjectas lobés. C'est la troisième et dernière époque (ou le troisième éon) de la géologie martienne, à laquelle appartient l'époque présente.

Géographie et morphologieModifier

Les terrains amazoniens sont plutôt situés dans l'hémisphère nord, particulièrement dans les grandes plaines telles qu'Acidalia Planitia, Amazonis Planitia (qui a donné son nom à l'époque), Isidis Planitia et Utopia Planitia, les plus récents se situant dans Vastitas Borealis. On en trouve également au fond d'Hellas Planitia et d'Argyre Planitia, les deux bassins d'impact de l'hémisphère sud.

L'apparente homogénéité morphologique de ces terrains cache en fait une grande diversité d'origines géologiques[1]. Amazonis Planitia, par exemple, particulièrement plane et uniforme, et qui avait été prise comme paradigme pour désigner l'époque elle-même, serait en fait un cas unique sur la planète, résultant de processus de remodelage combiné par de la lave et de l'eau liquide[2] jusqu'à une époque récente (une centaine de millions d'années).

Hellas Planitia, au contraire, possède sur son plancher des terrains amazoniens résultant d'une sorte de « décapage » éolien de sols plus anciens — la pression atmosphérique au fond du bassin est 50 % plus élevée qu'au niveau de référence — combiné à des apports éoliens, voire ponctuellement hydrologiques.

Échelle des temps géologiques martiensModifier

La datation des événements géologiques martiens est une question non résolue à ce jour. Deux échelles des temps géologiques martiens sont actuellement utilisées, qui diffèrent l'une de l'autre de près d'un milliard et demi d'années. L'échelle de Hartmann « standard » élaborée dans les années 1970 par l'astronome américain William Hartmann à partir de la densité et de la morphologie des cratères d'impact sur les sols martiens, conduit à des datations sensiblement plus récentes[3] que l'échelle de Hartmann & Neukum[4], élaborée parallèlement par le planétologue allemand Gerhard Neukum à partir des observations fines de la caméra HRSC[5] (dates en millions d'années) :

 

Cette seconde échelle est plus en phase avec le système stratigraphique proposé notamment par l'équipe de l'astrophysicien français Jean-Pierre Bibring de l'IAS à Orsay à partir des informations recueillies par l'instrument OMEGA de la sonde européenne Mars Express[6],[7], introduisant le terme « Sidérikien » pour définir le troisième éon martien, en raison de l'abondance des oxydes de fer (du grec ancien ὁ σίδηρος) dans les terrains correspondants[8]. Toutefois, l'analyse détaillée des résultats d'OMEGA suggère en fait une discontinuité entre le Phyllosien et le Theiikien, faisant coïncider le début de ce dernier avec l'Hespérien[9] tout en maintenant une durée moindre pour le Phyllosien que pour le Noachien, ce qui conduit du même coup à réajuster la définition des époques géologiques martiennes en faisant commencer l'Amazonien il y a 3,5 milliards d'années :

AmazonienHespérienNoachienSidérikienTheiikienGrand bombardement tardifPhyllosienÉpoque géologiqueÉon 

La discontinuité entre Phyllosien et Theiikien matérialiserait une transition catastrophique entre ces deux éons, soulignée par le concept de « grand bombardement tardif » — LHB en anglais — qui aurait frappé le système solaire intérieur entre 4,1 et 3,8 milliards d'années avant le présent, selon les estimations provenant d'échantillons lunaires et d'études fondées sur la surface de la planète Mercure. Mars étant à la fois plus proche que la Terre de la ceinture d'astéroïdes et dix fois moins massive que notre planète, ces impacts auraient été plus fréquents et plus catastrophiques sur la planète rouge, peut-être même à l'origine de la disparition de son champ magnétique global[10].

Mars à l'AmazonienModifier

Article principal : Géologie de la planète Mars.

Représentant près des trois derniers quarts de l'histoire de Mars selon l'échelle de Hartmann & Neukum, l'Amazonien serait une époque plutôt pauvre en événements géologiques, marquée cependant par plusieurs épisodes volcaniques dont les plus récents seraient datés d'une centaine de millions d'années[5].

Ayant perdu son champ magnétique avant la fin du Noachien[10], comme en témoigne le fait qu'aucun des bassins d'impact n'ait révélé de paléomagnétisme rémanent[11], la planète s'est trouvée rapidement dépourvue de magnétosphère, exposant son atmosphère à l'érosion continue du vent solaire pendant tout l'Hespérien et l'Amazonien, une durée telle que, même avec l'hypothèse d'une érosion modérée, on explique aisément la perte de 100 kPa de pression partielle de CO2 au sol sur 3,5 milliards d'années[12].

En conséquence, la température moyenne à la surface de Mars a dû progressivement baisser au fur et à mesure que l'effet de serre maintenu par le dioxyde de carbone disparaissait en même temps que ce gaz, tandis que baissait également la pression atmosphérique au sol, deux paramètres qui rendirent l'existence d'eau liquide en surface de moins en moins probable. La pression de l'atmosphère de Mars, essentiellement constituée de CO2, diminua jusqu'à se stabiliser autour de 610 Pa en moyenne, soit très près de la pression au point triple de l'eau, qui est de 611,73 Pa.

Cette situation, couplée à la température moyenne de 210 K (−63,15 °C) qui règne à la surface de la planète, rend la présence d'eau liquide nécessairement très éphémère, l'eau étant généralement ou bien à l'état solide sous forme de glace dans le pergélisol, ou bien à l'état gazeux sous forme de vapeur d'eau dans l'atmosphère de Mars, la glace se sublimant au contact de l'atmosphère dès que la température dépasse son point de fusion — lequel est sensiblement abaissé par la présence de chlorures dissous ou par l'acide sulfurique, l'eutectique du mélange H2SO4•6,5H2O – H2O gelant même vers 210 K[13], c'est-à-dire précisément la température moyenne à la surface de Mars.

Néanmoins, de l'eau liquide a sans doute dû être présente à l'Amazonien sur les sites étudiés par les rovers Spirit et Opportunity pour expliquer la bonne préservation de la jarosite pulvérulente, qu'on s'attendrait à trouver dans un état plus dégradé si elle avait effectivement traversé plus de trois milliards d'années soumise à l'érosion éolienne ; par ailleurs, Spirit a relevé, dans le cratère Gusev, des dépôts sédimentaires stratifiés enrichis en soufre, chlore et en brome, ainsi que la présence de goethite α-FeO(OH) et d'hématite Fe2O3, dans des terrains datés de moins de deux milliards d'années[14], indiquant que de l'eau liquide devait encore exister, au moins sporadiquement, à l'Amazonien.

Dans ce climat globalement aride et froid sous une atmosphère ténue de dioxyde de carbone CO2 comportant des traces de substances oxydantes telles que l'oxygène O2 ou le peroxyde d'hydrogène H2O2, le fer des minéraux situés en surface a été progressivement oxydé en oxydes de fer anhydres, essentiellement en oxyde de fer(III) Fe2O3, responsable de la couleur rouille des paysages martiens ; cette oxydation atmosphérique est néanmoins limitée aux couches superficielles, et les matériaux du sol situés immédiatement sous la surface, à seulement quelques centimètres de profondeur, sont déjà de couleur différente[15].

Notes et référencesModifier

  1. 41st Lunar and Planetary Science Conference (2010) J. A. Skinner, Jr. et K. L. Tanaka, « Sub-Dividing the Geology of Vastitas Borealis, Mars: Evidence for a Varied Record of Amazonian Deposition and Erosion. »
  2. Lunar and Planetary Science XXXIII (2002) E. R. Fuller et J. W. Head, « Geologic History of the Smoothest Plains on Mars (Amazonis Planitia) and Astrobiological Implications. »
  3. (en) Kenneth L. Tanaka, « The Stratigraphy of Mars », Journal of Geophysical Research – Solid Earth, vol. B13, no 91,‎ , E139–E158 (ISSN 0148-0227, lire en ligne)
    DOI:10.1029/JB091iB13p0E139
  4. Lunar and Planetary Science XXXIX (2008) « The Lunar and Martian cratering record and chronologies. »
  5. a et b ESA Mars Express News – 14 mars 2008 « Mars Express reveals the Red Planet's volcanic past. »
  6. (en) Jean-Pierre Bibring, Yves Langevin, John F. Mustard, François Poulet, Raymond Arvidson, Aline Gendrin, Brigitte Gondet, Nicolas Mangold, P. Pinet et F. Forget, ainsi que l'équipe OMEGA : Michel Berthé, Jean-Pierre Bibring, Aline Gendrin, Cécile Gomez, Brigitte Gondet, Denis Jouglet, François Poulet, Alain Soufflot, Mathieu Vincendon, Michel Combes, Pierre Drossart, Thérèse Encrenaz, Thierry Fouchet, Riccardo Merchiorri, GianCarlo Belluci, Francesca Altieri, Vittorio Formisano, Fabricio Capaccioni, Pricilla Cerroni, Angioletta Coradini, Sergio Fonti, Oleg Korablev, Volodia Kottsov, Nikolai Ignatiev, Vassili Moroz, Dimitri Titov, Ludmilla Zasova, Damien Loiseau, Nicolas Mangold, Patrick Pinet, Sylvain Douté, Bernard Schmitt, Christophe Sotin, Ernst Hauber, Harald Hoffmann, Ralf Jaumann, Uwe Keller, Ray Arvidson, John F. Mustard, Tom Duxbury, François Forget, G. Neukum, « Global Mineralogical and Aqueous Mars History Derived from OMEGA/Mars Express Data », Science, vol. 312, no 5772,‎ , p. 400-404 (ISSN 1095-9203, lire en ligne)
    DOI:10.1126/science.1122659
  7. CNES e-Space & Science – 30 août 2006 « Three new words for a new history. »
  8. ESA Mars Express News – 20 avril 2006 « Mars Express's OMEGA uncovers possible sites for life. »
  9. Science – 21 avril 2006 « Sketch of the alteration history of Mars, with phyllosilicates formed first, then sulfates, then anhydrous ferric oxides, » dans l'article cité plus haut (DOI:10.1126/science.1122659)
  10. a et b 40th Lunar and Planetary Science Conference (2009) James H. Roberts, Rob Lillis et Michael Manga, « Giant impacts on early Mars and the cessation of the Martian dynamo. »
  11. Universe Today – 6 mai 2009 « Was Mars' Magnetic Field Blasted Away? », un article de vulgarisation introduit par une carte globale et très lisible de la magnétisation de l'écorce martienne.
  12. (en) D. M. Kass et Y. L. Yung, « The Loss of Atmosphere from Mars », Science, vol. 274, no 5294,‎ , p. 1932-1933 (ISSN 1095-9203, lire en ligne)
    DOI:10.1126/science.274.5294.1932b
  13. Lunar and Planetary Science XXXV (2004) J.S. Kargel et Giles M. Marion, « Mars as a salt-, acid-, and gas-hydrate world. »
  14. (en) Alberto G. Fairéna, Dirk Schulze-Makuchb, Alexis P. Rodríguezc, Wolfgang Finkd, Alfonso F. Davilaa, Esther R. Ucedae, Roberto Furfarof, Ricardo Amilsg et Christopher P. McKay, « Evidence for Amazonian acidic liquid water on Mars – A reinterpretation of MER mission results », Planetary and Space Science, vol. 57, no 3,‎ , p. 276-287 (lire en ligne)
    DOI:doi:10.1016/j.pss.2008.11.008
  15. Document CNRS « L'histoire de Mars. »

AnnexesModifier

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Articles connexesModifier

Liens externesModifier

  • UCLA « Generalized geologic map of Mars. » Les terrains amazoniens sont préfixés par A (les compléments EA et LA se réfèrent respectivement à l’Amazonien ancien et à l’Amazonien récent).
  • USGS Geologic Map of Mars (JPG 3,7 Mio) Les terrains préfixés par un A remontent à l'Amazonien (ceux préfixés par AH ou AN contiennent des matériaux plus anciens, respectivement de l'Hespérien et du Noachien, altérés à l'Amazonien le plus souvent sous l'effet du vent).