Le volcanisme n'est pas une exclusivité terrestre. Il est présent partout dans le système solaire. Passons en revue l'ensemble des planètes de notre système solaire et les principaux satellites, et faisons le point sur les différentes formes de volcanisme rencontrées. Les informations proviennent d'un mémoire sur les volcans extraterrestres que j'ai réalisé en DEUG. Après la présentation de chaque planète, un schéma du système solaire fait le récapitulatif de nos connaissances actuelles sur le volcanisme extraterrestre.

MERCURE: Les observations effectuées par la sonde Mariner 10, dans les années 70, montrent que Mercure ressemble beaucoup à la Lune. Cependant, Marniner 10 n'avait photographié que 40% de la surface de Mercure, car la planète tourne très lentement, et le survol par Mariner 10 a été très bref. La sonde Messenger, actuellement en orbite autour de Mercure, a révélé que Mercure a connu un volcanisme similaire à celui de la Lune. Messenger sera rejointe en 2013 par la sonde européenne Bepi-Colombo, et les deux sondes feront une cartographie complète de la surface de Mercure.

VENUS: Les observations des sondes Venera, Pioneer-Venus, puis de Magellan ont montré que Vénus a été le siège d'une activité volcanique importante. La sonde américaine Magellan, qui a cartographié au radar la planète Vénus (l'atmosphère étant opaque, une cartographie classique comme celle de Mars est impossible), a révélé la présence de nombreuses formations volcaniques de types variés. Certains types de volcans vénusiens n'ont pas d'équivalent terrestre. C'est la cas des "arachnides", cratères circulaires dotés d'un réseau de failles radiales. D'autres sont plus familières, mais la forte pression atmosphérique vénusienne (95 bars) leur donne un aspect inhabituel. Ainsi, on trouve sur Vénus de nombreux dômes applatis en forme de crêpes, ce qui leur a valu l'appellation de "pancakes domes". Ces dômes sont l'équivalent vénusiens de dômes péléens comme, par exemple, le Grand Sarcoui, en Auvergne. Par ailleurs, les scientifiques s'interrogent sur la présence ou non d'une tectonique des plaques sur Vénus. Certains indices portent à croire que cela pourrait être possible. Cependant, la croûte vénusienne semble être composée totalement de basalte. Il n'y a pas de "continents" sur Vénus (au sens terrestre du terme). Autre interrogation: le volcanisme vénusien est t'il toujours actif? La sonde Vénus Express de l'ESA, lancée en 2005 et opérationnelle depuis fin 2006, tentera d'apporter des réponses aux questions encore inexpliquées concernant le volcanisme et la tectonique des plaques vénusiennes, notamment en essayant de détecter des traces d'activité volcanique actuelle sur Vénus.

La Lune: Notre satellite a connu un volcanisme dans le passé. On trouve des dômes de petite taille, et des chenaux creusés par la lave. Cependant, l'épisode volcanique le plus important est la formation des mers lunaires. Celles-ci sont d'immenses astroblèmes qui ont été remplis par des épanchements importants de lave. Ces évènements ont eu lieu il y a plus de 3 milliards d'années. La Lune est aujourd'hui un astre mort, dont le noyau est totalement refroidi.

MARS: La planète rouge n'a jamais connu de tectonique des plaque. Le volcanisme martien est lié à la présence de points chauds. En l'absence de tectonique des plaques, et la faible gravité aidant, les volcans de la planète rouge ont pris des proportions énormes. Ainsi, Olympus Mons, avec ses 600 km de large, est le plus grand volcan du système solaire. Les premiers volcans martiens sont apparus il y a plus de 3 milliards d'années. Le dôme de Tharsis, qui est la région volcanique martienne la plus importante, est aussi la plus récente. Le bombement de Tharsis a donné naissance au canyon Valles Marineris. On pense qu'Olympus Mons, qui est le plus jeune volcan martien, était encore actif il y a moins de 100 millions d'années. Selon certains scientifiques, il pourrait encore y avoir de l'activité volcanique sur Mars. Les observations récentes de Mars Express tendent à démontrer que les volcans martiens, et notamment Olympus Mons, étaient encore en activité il y a quelques millions d'années seulement, et la sonde Mars Odyssey a récemment mis en évidence la présence de geysers actifs émettant du dioxyde de carbone près du pôle sud. Par ailleurs, de récentes datations ont été effectuées à partir des images prises par la caméra HRSC de la sonde européenne Mars Express. Elles confirment que le dôme de Tharsis est la région volcanique la plus récente de la planète rouge, suivie par la région d'Elysium, et elles mettent en évidence 5 principaux épisodes volcaniques sur Mars, dont le plus récent est daté à 100 Ma, mais l'équipe menée par le planétologue Gerhard Neukum aurait également détecté des traces d'activité volcanique remontant à seulement 2 millions d'années. (Un article a été publié dans la prestigieuse revue Nature fin 2004. C.F. la bibliographie en bas de cette page pour plus de détails). Le volcanisme martien est développé plus en détails ici.

Satellites de Jupiter: Seuls les 4 satellites galiléens (Io, Europe, Ganymède, Callisto) sont susceptibles d'abriter du volcanisme. On sait, depuis le survol de Jupiter et de ses satellites par Voyager 2, que le plus proche des 4 satellites galiléens, Io, est le siège d'une activité volcanique importante (Les sondes Voyager et Galiléo ont photographié des éruptions volcaniques sur Io). Elle est du aux forces de marées conjuguées de Jupiter et d'Europe, le voisin le plus proche de Io. Les volcans de Io crachent des jets de soufre de plusieurs centaines de kilomètres de haut. En 2001, la sonde Galileo a photographié l'éruption de Surt Patéra, dont la puissance avoisinait 6000 fois celle de l'Etna. Europe , responsable d'une partie des effets de marée qui déchirent Io , est lui aussi victime d'effets de marée . Les effets conjugués de Jupiter et d'Io ( lequel double Europe une fois par jour terrestre ) , provoquent une tectonique intense sur ce satellite de Jupiter , qui est plus petit que la Lune . Ainsi , Europe est couvert d'un réseau de fractures , lesquels nous font penser à une banquise terrestre , lors de la débâcle . Il pourrait , selon les scientifiques , avoir un océan sous cette carapace glacée ( c'est de la glace d'eau ! ) . La confirmation devrait avoir lieu dans une dizaine d'années , avec l'envoi d'une sonde sur Europe . Quant à Ganymède , Il aurait , autour d'un noyau rocheux , un manteau de glace animé de courants de convection , ce qui expliquerait qu'il soit aussi couvert de fractures . On pense également que le même phénomène se produit sur Callisto , le quatrième satellite galiléen de Jupiter , et aussi celui qui ressemble le plus à la Lune . On en saura plus en 2011, lorsque la NASA lancera la mission "JIMO" (Jupiter Icy Moons Orbiter), qui doit étudier Callisto, Ganymède, et Europe, ce dernier devant être visité par un atterrisseur.

Satellites de Saturne : Les sondes Voyager ont révélé que les satellites de Saturne sont , pour la plupart , composés de glace , et de composés de méthane et d'ammoniac , comme des clathrates [1] La glace flue par de fractures pour faire éruption à la surface . Ainsi , Encelade est couvert d'un réseau de crêtes curvilignes , Téthys présente un énorme rift , profond de plusieurs km , et Dioné présente des fossés entourés de dépots de glaces propulsés par du méthane et de l'ammoniac . On se demande aussi si la répartition de la surface de Japet en trois régions ( une région couverte de cratères , de couleur grise comme les hautes terres Lunaires , une région blanche comme de la craie , et une région noire comme du charbon ) n'est pas aussi due à une forme de volcanisme non encore détectée de nos jours . Enfin , Titan nous cache sa surface par une épaisse atmosphère d'azote et de méthane . Peut-être nous cache t'il un volcanisme important comme celui que nous avons observé sur Vénus . Les premières  images transmises par la sonde Cassini montre une surface plate, avec des dénivellés faibles (moins de 400m). Selon les scientifiques, la surface est jeune, car peu cratérisée. Pour expliquer cela, les scientifiques pensent que la surface de Titan serait remodelée sans cesse par une forme de volcanisme. Par ailleurs, les images transmises par la sonde Huyghens lors de son atterrissage sur Titan, le 14 janvier 2005, montrent selon les premières analyses des scientifiques q'un liquide (vraisemblablement du méthane ou de l'éthane) coulerait à la surface du satellite, et l'analyse d'une photo prise le 26 octobre 2004 a révélé une structure circulaire de 30 km de diamètre, qui pourrait être un volcan bouclier. Ces formes de volcanismes où le matériau éjecté est de l'eau se nomment "cryovolcanisme". Selon les derniers résultats d'analyse des images prises par Huyghens, Titan pourrait avoir été récemment le siège d'une intense activité cryovolcanique. Par ailleurs, de récentes images prises par Cassini de la surface d'Encelade montrent de nombreuses failles, bordées de taches noires qui pourraient être des geysers La sonde Cassini a d'ailleurs observé très récemment en direct des jets de vapeur et de glace qui s'échappent de la surface d'Encelade, qui pourraient provenir de geysers. Selon les scientifiques, ce cryovolcanisme serait alimenté par un océan de glace fondue, caché sous la surface du satellite, configuration qui pourrait se retrouver sur d'autres satellites de Saturne.

Satellites d'Uranus : La sonde Voyager 2 nous a envoyé en 1986 des images des satellites d'Uranus . Les cinq plus gros ( Ariel , Umbriel , Titania , Obéron , Miranda ) , présentent tous des traces de cryovolcanisme . Un système de canyons et de rifts sur Titania , Des grabens (rifts) avec des coulées de glace visqueuses en leur fond . On explique ces coulées par deux interprétations différentes :

A)-Un modèle d'éruption axiale , qui consiste en un épanchement simple à partir d'une fissure centrale ;

B)-Un modèle d'éruption par tunnel de glace : la glace remonte par des cheminées ponctuelles puis s'étend en coulées molles , protégées par une carapace de glace solide .

Miranda , quant à elle , présente trois énormes structures de type coronae, structure déja rencontrée sur Vénus . Ces structures ont une forme polygonale , rectangulaire pour les coronae Arden et Elsinore , trapézoïdale pour Inverness Corona . Ces coronae ont pour origine des effets de marées provoqués par le satellite voisin , Umbriel , et l'inclinaison inhabituelle de l'orbite de Miranda par rapport au plan équatorial de Uranus .

Satellites de Neptune: Triton , satellite de Neptune , clou de la mission Voyager 2 ( car c'est le corps le plus lointain   à avoir été visité par un engin de fabrication humaine ) , a réservé une dernière surprise aux astronomes , au passage de la sonde américaine , en 1989 . La sonde Voyager 2 a , en effet , immortalisé l'éruption d'un geyser à 4,5 milliards de km de la Terre . Sur les trois photos prises en gros plan par la sonde , on distingue nettement ( montré sur la photo par une flèche ) une traînée , qui se révèlera être de l'azote liquide , s'étendant verticalement , puis , à 8000 m d'altitude , sous l'effet du vent ( Triton possède une atmosphère d'azote et de méthane ) , devenant verticale et s'étendant sur une centaine de km . Une dizaine de geysers ont été repérés à la surface de Triton . Leur origine n'est pas encore élucidée, à ce jour , mais les scientifiques ont imaginé des hypothèses pour expliquer ce phénomène , et , en particulier , un réchauffement probable de la surface de Triton par effet " panneau solaire " . Autre découverte , un terrain rugueux , appelé " terrain cantaloup " car rappelant la peau des melons cantaloup (variété de melon du sud de la France , à peau rugueuse ) . Ce terrain serait d'origine cryovolcanique comme les geysers .

Pluton, les planètes naines, et les objets transneptuniens: Pluton et son satellite Charon n'ont encore jamais été visité par une sonde spatiale. Pluton présenterait, selon les scientifiques, des similitudes avec Triton, car ce dernier est en réalité un objet transneptunien qui a été capturé par Neptune . Déchu de son titre de planète en août 2006, Pluton est aujourd'hui considéré comme l'un des représentants de la famille des objets Transneptuniens, et classé dans les planètes naines selon la nouvelle définition adoptée par l'UAI. Les astronomes considèrent aujourd'hui que Pluton et son satellite Charon constituent un système double. La sonde américaine New Horizons, qui a atteint Pluton en juillet 2015, a révélé que cette planète naine présentait des traces d'activités volcaniques, probablement de type cryovolcanisme, comme ce qui est observé sur les satellites de Saturne. De l'activité volcanique pourrait être également présente sur Cérès, le plus gros corps de la ceinture d'astéroïde, si on en croit les observations effectuées en 2015 par la sonde DAWN.

Sur le thème des volcans extrasolaires, je vous recommande la lecture des ouvrages suivants:

Les volcans du système solaire   , par Charles Frankel , sous la direction d ' Albert Ducrocq , ed.Armand Colin, 1992

Une version anglaise de ce livre a été publiée en 1997 par Cambridge University Press. Il est intéréssant de lire à la fois la version française et la version anglaise , car l'éditeur britannique en a profité pour mettre à jour le contenu de l'ouvrage.

Volcanic Worlds - Exploring the Solar System's Volcanoes par Lopes, Rosaly M.C., Gregg, Tracy K.P. , éditions Springer Verlag (Collection Springer Praxis Books), 2004 (Ouvrage en anglais)

Sites internet :

http://www.nirgal.net   Site internet   entièrement consacré à la planète Mars. Contient de nombreux liens vers d’autres sites.

http://planetarynames.wr.usgs.gov/mars/ Liste complète des formations martiennes, avec leurs caractéristiques (Site géré par l’USGS)

http://astrogeology.usgs.gov/Projects/PlanetaryMapping/DIGGEOL/mars.htm Cartes géologiques de Mars en ligne (site géré par l’USGS)

http://photojournal.jpl.nasa.gov Site géré par la Nasa, permet l’accès à des images de tout le système solaire

http://ida.wr.usgs.gov Site géré par l’USGS,accès à la photothèque de Mars Global Surveyor (160000 images disponibles en 2004)

http://webgis.wr.usgs.gov Site internet de l'USGS, présentant des SIG des planètes telluriques et des satellites galiléens de Jupiter.

http://astrogeology.usgs.gov/Projects/PlanetaryNomenclature/ Site internet de l'USGS présentant une base de données complète des formations géologiques des planètes telluriques et des satellites des planètes géantes.

http://geology.usgs.gov/pdf/planet.pdf ou http://www.minerals.si.edu/tdpmap/ This Dynamic Planet, carte réalisée par Tom Simkin et Lee Siebert de l'équipe du Global Volcanism Program de la Smithsonian Institution. Sur cette planisphère, sont représentés les volcans actifs, les zones sismiques, les astroblèmes (cratères d'impact de météorite. On en connaît aujourd'hui près de 150 sur Terre), et les plaques tectoniques. Cette carte existe en version papier et en version électronique, au format PDF. La version papier n'est cependant plus éditée depuis plusieurs années.

Articles sur les volcans martiens

Atlas of Volcanic Landforms on Mars Caroll Ann Hodges, Henry J. Moore, USGS Professional Papers #1534, 1994
C'est la référence en matière de volcans martiens. Ce livre publié par l'USGS (l'équivalent américain du BRGM) comprend une planisphère martienne en grand format qui indique la position des régions volcaniques de la planète rouge.

The volcanoes of Mars Carr, MH Scientific American Vol 234 n°1 p32-43, Janvier 1976

Caldeiras on Mars: characteristics, structure, and associated flank deformation L.S.Crumpler, James W. Head, Jayne C. Aubele in Volcano Instability on the Earth and Other Planets, Edité par W.J. McGuire, A.P. Jones, et J.Neuberg, Geologic Society Special Publications, 110, 307-348, 1996

The Physical volcanology of Mars Peter J. Mouginis-Mark et Lionel Wilson (University of Hawaii) and Maria T. Zuber (NASA/Goddard Space Flight Center), in Mars , edité par H. H. Kieffer et al, pages 424 à 452, University of Arizona Press, Tucson, 1992

Evidence for episodicity in the magma supply to the large Tharsis volcanoes Lionel Wilson et al, Journal of Geophysical research, vol. 106 N°E1, Pages 1423 à 1433, 25/01/2001

Recent and episodic volcanic and glacial activity on Mars revealed by the High Resolution Stereo Camera  Gerhard Neukum et al, Nature vol. 432 23/30 décembre 2004 pages 971 à 979.  Cet article intéréssant paru dans la célèbre revue scientifique Nature résume les résultats des travaux de datation des principales caldeiras martiennes par l'équipe du professeur Gerhard Neukum de l'Université de Berlin, à partir des images prises par la caméra HRSC de la sonde européenne Mars Express.

Articles sur la formation des caldeiras

Sub-surface structures and collapse mechanisms of summit pit craters O. Roche, B. Van Wyk de Vries, T.H. Druitt , Journal of Volcanology and Geothermal Research 105 (2001) 395-416

Formation of caldera periphery faults: an experimental study Thomas R. Walter, Valentin R. Troll, 2001

Experimental study of caldera formation O. Roche, T.H. Druitt, O.Merle, Journal of Geophysical Research 105 (B1),395-416
 

Autres publications

Les mécanismes de formation des caldeiras: étude expérimentale et modélisation Thèse soutenue par Olivier Roche à l’Université Blaise Pascal de Clermont-Ferrand le 4 fevrier 2000, 214 pp.

 


[1] Ce sont des structures cristallines de glace d'eau , emprisonnant des molécules étrangères . Ex : Clathrate d'ammonium = NH 3 H 2 O. Les hydrates de méthane que l'on trouve dans certains fonds marins, sont des clathrates.


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