DÔME DE THARSIS, Mars

La région de Tharsis, caractérisée par un vaste soulèvement d’environ 5 500 kilomètres de diamètre, est le plus grand complexe volcanique de la planète Mars et du système solaire. Dix mille fois plus massif que le plus grand volcan terrestre (le Mauna Loa à Hawaii), ce dôme volcanique a pu faire basculer la planète par rapport à son axe de rotation lors de sa formation, il y a environ 3,7 milliards d’années. Une série d’indices géologiques suggère que les pôles de rotation de Mars se sont déplacés de 20 à 25 degrés sous l’effet de la mise en place de Tharsis, puis se seraient stabilisés.

Dynamique interne et mouvement des pôles

La dynamique interne d’une planète entraîne des redistributions de masse et a pour conséquence de modifier le moment d’inertie de la planète (c’est-à-dire sa résistance aux mouvements de rotation). Ce dernier est caractérisé par trois axes principaux orthogonaux. Sous l’effet de la rotation, les planètes s’aplatissent, ce qui se traduit par un rayon polaire plus petit que le rayon équatorial. La forme d’équilibre correspond à un bourrelet équatorial perpendiculaire à l’axe de rotation et à l’axe principal du moment d’inertie aligné avec l’axe de rotation. Lors de mouvements de masse à l’intérieur d’une planète, l’axe principal du moment d’inertie se trouve décalé par rapport à l’axe de rotation. Ce décalage entraîne une réorientation de la planète et un réajustement de sa forme afin de permettre un réalignement. Dans un référentiel lié à la planète, cela se traduit par un déplacement du pôle de rotation, phénomène appelé « dérive vraie du pôle » (true polar wander en anglais). Vu d’un référentiel extérieur à la planète, par exemple un référentiel héliocentrique, l’axe de la planète reste fixe et c’est la planète que l’on voit bouger par rapport à son axe de rotation.

Sur Terre, la dérive de la position des pôles géographiques est observée grâce aux données paléomagnétiques qui renseignent sur la position du pôle magnétique au cours des temps géologiques. En raison de la tectonique des plaques, qui est caractérisée par un mouvement des plaques lithosphériques (composées de la croûte et d’une partie supérieure du manteau) par rapport au manteau, on distingue deux types de dérives : la dérive apparente, qui correspond à la dérive des pôles par rapport à la croûte ; la dérive vraie, qui correspond à la dérive des pôles par rapport au manteau. Sur Mars, qui est constitué comme la Terre de trois enveloppes principales (croûte, manteau, noyau), il n’existe a priori aucun découplage entre la croûte et le manteau, l’intérieur rocheux tournant dans son ensemble. La dérive par rapport à la croûte et au manteau est donc la même. Toutes les sources de perturbation qui entraînent une redistribution de masse au sein de la planète peuvent être à l’origine de cette dérive du pôle. Le développement de panaches chauds dans le manteau, la subduction des plaques tectoniques dans le cas particulier de la Terre, la formation de grands édifices volcaniques comme le dôme de Tharsis sur Mars, peuvent ainsi créer d’importantes anomalies de masse dans le manteau et à la surface impliquant une perturbation du moment d’inertie et, en réaction, une dérive des pôles.

Un impact géant, en perturbant la distribution de masse de la planète, peut également être à l’origine d’une dérive des pôles, mais sa principale conséquence sera d’induire un basculement de l’astre dans son ensemble. Dans ce type de mouvement, l’obliquité de la planète, qui correspond à l’inclinaison de l’axe de rotation de la planète par rapport à son plan orbital autour du Soleil, se trouve modifiée alors que, lors d’une dérive vraie, l’obliquité reste inchangée. L’obliquité de Mars est actuellement de 25,19 degrés, proche de celle de la Terre, mais[...]