Géologie de la planète Mars - Définition

Introduction

La géologie de la planète Mars, parfois appelée aréologie, recouvre l'étude scientifique de Mars et de ses propriétés physiques, de ses reliefs, de sa composition, de son histoire, et de tous les phénomènes qui ont affecté ou affectent encore cette planète.

Basaltes (en bleu) et olivines (en violet) de Ganges Chasma (Valles Marineris) vus par le spectromètre infrarouge THEMIS de la sonde 2001 Mars Odyssey.

Il s'agit d'une discipline relativement récente, inaugurée le 14 juillet 1965 à l'occasion du premier survol de Mars par une sonde spatiale, en l'occurrence Mariner 4, qui permit de découvrir une planète dépourvue de champ magnétique global, avec une surface cratérisée rappelant celle de la Lune, et une atmosphère ténue ayant une pression au sol d'environ 600 Pa et une température moyenne de 210 K (-63 °C). Mais c'est véritablement avec la sonde Mariner 9 que l'étude systématique et approfondie de la planète Mars a commencé, le 13 novembre 1971 ; premier engin à se satelliser autour d'une autre planète que la Terre, Mariner 9 a permis de cartographier la totalité de la surface martienne avec une résolution comprise entre 100 m et 1 km par pixel, révélant toutes les structures géologiques majeures de la planète, sa dichotomie crustale, ses massifs volcaniques gigantesques et son système de canyons appelé Valles Marineris en référence au programme Mariner en général, et à Mariner 9 en particulier.

Depuis, le programme Viking à la fin des années 1970, le programme Phobos à la fin des années 1980, et les missions Mars Global Surveyor et Mars Pathfinder dans les années 1990, ont permis d'affiner nos connaissances sur la planète rouge. Plus récemment, les « orbiteurs » 2001 Mars Odyssey, Mars Reconnaissance Orbiter et Mars Express, ainsi que les rovers Spirit et Opportunity au sol, complétés par « l'atterrisseur » Phoenix, ont ouvert la voie, dans les années 2000, à une véritable étude géologique martienne, qui devrait normalement se poursuivre dès 2012 avec la mission américaine Mars Science Laboratory et la mission russe Phobos-Grunt, qui emportera le petit satellite chinois Yinghuo 1 pour étudier l'interaction du vent solaire et de l'atmosphère de Mars, voire, à horizon plus lointain, avec le robot mobile européen ExoMars, du programme Aurora, destiné à analyser le sol de la planète rouge en vue d'y rechercher des traces d'exobiologie passée ou présente, et avec la mission Mars Sample Return, conjointe entre l'ESA et la NASA, conçue pour rapporter quelques centaines de grammes d'échantillons de sol martien sur Terre.

Image en fausses couleurs, prise le 11 décembre 2006 par l'instrument HiRISE de la sonde MRO, d'un glissement de terrain dans le cratère Zunil par 7,7° N et 166,1° E, sur la paroi interne au sud-est de ce cratère. Celui-ci n'est pas très ancien — moins de dix millions d'années — et le glissement de terrain est quant à lui suffisamment récent pour n'avoir pas encore été recouvert de poussières ; il a pu être provoqué par un séisme, voire par un impact météoritique survenu très récemment.

Carte topographique de la planète Mars élaborée à partir des mesures du Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA) de Mars Global Surveyor. Elle permet de repérer les grandes formations géologiques martiennes, notamment :
  - la dichotomie crustale entre hémisphères nord et sud
  - les grands bassins d'impact de l'hémisphère sud, Argyre par 50° S et 316°E, et Hellas par 42,7° S et 70° E, et au nord Utopia Planitia par 49,7° N et 118° E
  - le renflement de Tharsis et les trois volcans de Tharsis Montes ainsi qu'Olympus Mons et Alba Mons, dans l'hémisphère nord à gauche, et à droite les volcans d'Elysium, près d'Utopia
  - le système de canyons de Valles Marineris, partant de la région de Tharsis jusqu'au petit bassin d'impact de Chryse Planitia, centré par 15° S et 300° E environ.

L'étude systématique de la planète rouge a radicalement transformé la vision que nous en avons. Mars est aujourd'hui perçue comme une planète au passé riche et géologiquement très actif, entourée jadis d'un champ magnétique global, et qui possédait alors presque certainement une atmosphère épaisse et de grandes quantités d'eau liquide plutôt acide. De surcroît, son noyau serait toujours essentiellement, voire entièrement, liquide, et il n'est pas totalement exclu que certains volcans puissent encore connaître une activité épisodique.