En 2016, le rover Curiosity est tombé sur quelque chose de vraiment particulier dans le cratère Gale sur Mars.
Sur la pente du mont Sharp, où Curiosity a travaillé, se trouvaient de grandes quantités d’un minéral rare ; rare, du moins, ici sur Terre. La tridymite, une forme de quartz, ne semble se former que très rarement, et à des températures élevées, comme celles que l’on peut trouver dans le magma.
Bien que Mars présente de nombreuses preuves d’une activité volcanique basaltique passée dans certaines régions, le cratère Gale, autrefois rempli d’eau, n’est pas l’une de ces régions, ce qui a conduit les scientifiques à se demander comment le minéral est apparu là.
Aujourd’hui, une équipe dirigée par la planétologue Valérie Payré de l’université d’Arizona a percé le mystère : la tridymite pourrait provenir d’une seule éruption volcanique explosive, il y a environ 3,0 à 3,7 milliards d’années.
“La découverte de tridymite dans une mudstone du cratère Gale est l’une des observations les plus surprenantes que le rover Curiosity ait faites en 10 ans d’exploration de Mars”, a déclaré la géologue martienne Kirsten Siebach de l’université Rice.
“La tridymite est généralement associée à des systèmes volcaniques évolués, explosifs et formant du quartz sur Terre, mais nous l’avons trouvée au fond d’un ancien lac sur Mars, où la plupart des volcans sont très primitifs.”
Étant donné que nous ne pouvons pas nous rendre sur Mars, les scientifiques disposaient de deux outils pour résoudre ce mystère : les dépôts de tridymite découverts sur Terre et les échantillons de minéraux prélevés dans le cratère Gale et au Mont Sharp – le pic au centre du cratère – par Curiosity, qui envoie des données sur ses découvertes à la Terre.
C’est donc là que Payré, alors à l’université Rice, et ses collègues se sont tournés.
D’abord, la Terre. Chaque gisement de tridymite documenté et les conditions dans lesquelles il s’est formé ont été soigneusement examinés par l’équipe de recherche.
Ils ont ensuite passé au crible les données recueillies par Curiosity sur la composition du lit de lac sédimentaire asséché depuis longtemps dans le cratère Gale.
La tridymite se forme à des températures supérieures à 870 degrés Celsius (1 600 degrés Fahrenheit) et se transforme en une phase appelée cristobalite à environ 1 470 degrés Celsius. Ces deux formes ont été détectées dans une seule couche sur la pente du Mont Sharp.
En outre, Curiosity a trouvé du feldspath et de la silice opaline, que l’on trouve sur Terre dans des contextes volcaniques.
L’assemblage de ces éléments conduit à un scénario fascinant impliquant une chambre magmatique située sous le cratère Gale il y a des milliards d’années. Cette chambre, a supposé l’équipe, serait restée sous le lac pendant un certain temps, plus longtemps que d’habitude.
Pendant ce temps, le refroidissement aurait entraîné un processus appelé cristallisation fractionnée, éliminant et séparant les minéraux pour produire un excès de silice.
Lorsque la chambre est finalement entrée en éruption, elle l’a fait dans une énorme explosion qui a craché des cendres contenant de la silice – maintenant sous forme de tridymite – dans l’air pour retomber en pluie dans le lac du cratère Gale et ses affluents.
Ces eaux auraient altéré et trié les cendres pour produire la composition chimique de la couche observée par Curiosity, selon l’équipe.
“C’est en fait une évolution directe des autres roches volcaniques que nous avons trouvées dans le cratère”, a expliqué Siebach.
“Nous soutenons que parce que nous n’avons vu ce minéral qu’une seule fois, et qu’il était très concentré dans une seule couche, le volcan est probablement entré en éruption en même temps que le lac était là. Bien que l’échantillon spécifique que nous avons analysé ne soit pas exclusivement composé de cendres volcaniques, il s’agissait de cendres qui avaient été altérées et triées par l’eau.”
Comme cette éruption silicique est d’un type évolué qui aurait été différent du volcanisme basaltique dont les preuves abondent sur Mars, l’analyse de l’équipe suggère que la planète rouge pourrait avoir eu une histoire volcanique beaucoup plus complexe que ce que nous savons.
Les missions futures, selon l’équipe, devraient rechercher des preuves d’autres exemples de ce volcanisme évolué pour aider à déterminer quand et dans quels contextes il s’est produit sur Mars.
“Mars n’est pas seulement un monde basaltique”, écrivent-ils dans leur article
Les recherches ont été publiées dans Earth and Planetary Science Letters.