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A paraître dans Nature

Le 28 juin 2018, paraîtra dans la revue Nature, une étude sur la formation précoce d’une croûte sur la planète Mars, étude réalisée par une équipe internationale de chercheurs dont Arnaud Agranier (LGO UMR 6538) et Bleuenn Gueguen (UMS 3113) sont co-auteurs.






Résumé

Une équipe internationale incluant des chercheurs de l’Institut de Physique du Globe de Paris et de l’Institut Universitaire Européen de la Mer de Brest a mis en évidence les plus vieux matériaux martiens, des grains de zircons datant d’environ 4476 millions d’années, découverts dans une météorite communément appelée « Black Beauty ». Ces grains sont environ 100 millions d’années plus anciens que les plus vieux matériels terrestres connus. L’étude chimique de ces zircons a de plus permis de démontrer qu’ils proviennent de la fusion d’une croûte rocheuse andésitique à la surface de Mars, au plus tard 4547 millions d’années, c’est à dire moins de 20 millions d’années après la formation du système solaire. Comme la formation d’une croute solide correspond à la phase finale d’une formation planétaire, ceci démontre que la formation de Mars, avec la séparation d’un noyau et la cristallisation d’un manteau s’est déroulée extrêmement rapidement. 

Détail

L’émergence d’une croûte rocheuse est une étape fondamentale dans l’histoire précoce d’une planète potentiellement habitable. La croûte primordiale est considérée comme étant le produit final d’une séquence d’évènements, incluant l’accrétion planétaire, la formation d’un océan de magma, la ségrégation[MJ2]  d’un noyau et finalement une différentiation d’un manteau et d’une croûte. Sur Terre, la tectonique des plaques et l’érosion ont effacé la plupart des traces de cette croûte primordiale et de cette histoire ancienne de notre planète ne subsistent que quelques rares témoins minéraux résistants aux effets du temps : les zircons. Les plus anciens zircons connus à ce jour sur Terre proviennent d’Australie et sont datés à 4370 millions d’années, c’est à dire environ 300 millions d’années après la formation du système solaire.

La météorite NWA 7034, plus communément appelée Black Beauty a été découverte dans le désert Marocain en 2011. Cette roche, parmi les plus anciennes météorites martiennes connues, contient de nombreux zircons. Dans cette étude, les chercheurs ont extrait et dissout sept de ces grains de zircons mesurant 50 à 110 mm. Ils ont évalué leurs âges de cristallisation entre 4429 et 4476 millions d’années, grâce à la mesure des abondances relatives des isotopes du plomb contenus dans ces minéraux. Ces résultats dévoilent que certains de ces « grains martiens » devancent de près de 100 millions d’années les plus anciens zircons terrestres connus. Plus étonnant encore : la mesure des compositions isotopiques de l’hafnium dans les mêmes cristaux a permis de démontrer que ces zircons proviennent eux-même de la fusion d’une croûte encore plus ancienne, formée seulement vingt millions d’années après la formation du système soleil, et ayant survécu pendant 100 millions d’années avant d’être fondue, probablement sous l’effet d’impacts de météorites.

La formation d’une telle croûte de composition andésitique en seulement 20 millions d’années nécessite que Mars se soit formée et différentiée très rapidement, ce qui est en accord avec les plus récents modèles de formation planétaire par accrétion rapide d’objets millimétriques.

Référence

Bouvier et al,  Evidence for extremely rapid magma ocean crystallization and crust formation on Mars. Nature 2018