lundi 1 novembre 2021

Idunn Mons : un volcan actif aujourd'hui sur Vénus

En 2010, l'instrument VIRTIS (Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer) de la sonde européenne Venus Express avait observé pour la première fois des anomalies d'émissivité en infra-rouge au-dessus du sommet et du flanc de Idunn Mons, un volcan vénusien de 200 km de large situé dans l'Imdr Regio, une grande région volcanique de Vénus. Les anomalies suggèrent la présence de dépôts volcaniques chimiquement non altérés, ce qui avait fourni un premier indice que le volcanisme dans cette région a pu être actif au cours des derniers millions d'années. Dans une nouvelle étude plus approfondie qui vient de paraître dans The Planetary Science Journal, des planétologues suggèrent que le mont Idunn pourrait être géologiquement actif à la fois sur le plan volcanique et tectonique en ce moment même...

Piero D'Incecco (Universita d'Annunzio) et ses collaborateurs aux Etats-Unis, en Espagne et en Russie ont utilisé une approche globale, avec à la fois des mesures depuis l'atmosphère jusqu'à la surface, et des expériences en laboratoire pour contraindre l'évolution du mont Idunn. 
Jusqu'à présent, aucune étude n'avait examiné de manière exhaustive l'évolution et l'implication de l'activité récente du mont Idunn. Des études ont certes examiné l'évolution géologique et atmosphérique de Idunn Mons, par l'utilisation des données de VIRTIS et aussi des données du radar de la sonde Magellan. Elles avaient confirmé la présence de coulées de lave basaltique non altérées. Puis des études expérimentales en laboratoire avaient révélé que l'altération chimique sur Vénus peut agir beaucoup plus rapidement que prévu, indiquant un âge très jeune pour ces coulées, ce qui semblait confirmé par des études sur la fracturation tectonique entourant le mont Idunn. Enfin, les données atmosphériques de VIRTIS montrent également certaines anomalies régionales dans la vitesse des vents dans la basse atmosphère au-dessus d'Imdr Regio, qui pourraient être liées à un volcanisme très récent ou en cours. 

Avec ses 200 km de diamètre et une altitude de 2,5 km au-dessus de la plaine, Idunn Mons (situé sur Vénus à 46° S ; 146° O) est le principal édifice volcanique d'Imdr Regio. Il s'agit d'un grand volcan "bouclier", caractérisé par un sommet plat avec des flancs inférieurs en pente douce et un sommet complexe. L'édifice volcanique est disposé dans l'axe d'une sorte de rift nommé Olapa Chasma. Compte tenu de leur interaction tectonique, les chercheurs définissent Olapa Chasma et Idunn Mons comme un système volcan-rift qu'ils appellent OCIM.
D'Incecco et ses collaborateurs ont donc combiné toutes les données existantes sur le complexe OCIM : observations spectrales, modélisations, analyses de laboratoire, interprétation géologique, et données atmosphériques pour estimer l'âge et l'évolution d'Idunn Mons et de Imdr Regio plus globalement. 

En utilisant comme marqueur stratigraphique le cratère Sandel, une structure d'impact récente située au nord-ouest de Idunn Mons, les chercheurs avaient trouvé en 2020 des preuves de l'activité volcano-tectonique du système OCIM après la formation du cratère, fixant un âge maximal égal à la moitié de l'âge moyen de la surface globale de Vénus.
Une reconstitution stratigraphique indépendante fournie par l'étude de la cartographie géologique à haute résolution d'Idunn Mons a quant à elle identifié en 2021 les coulées de lave sur le sommet et le flanc Est du volcan comme étant les plus jeunes. Ce résultat confirme pleinement les observations précédentes sur l'âge, la localisation et l'étendue des coulées de lave à Idunn Mons, basées sur les anomalies d'émissivité à 1 μm observées par l'instrument VIRTIS de Venus Express.

Un autre indice important est constitué par la présence de multiples effondrements de caldeiras visibles sur le sommet de Idunn Mons, ce qui indique la présence d'une chambre magmatique peu profonde. Sur la base de la relation entre la profondeur apparente de compensation, le soulèvement et la quantité limitée de matériaux volcaniques éruptifs observés, il avait été suggéré dès 1995 que, contrairement à tous les autres régions volcaniques de Vénus, le panache actif sous-jacent à Imdr Regio pourrait être encore à un stade précoce d'évolution.
En considérant d'une part que la quantité limitée de dépôts volcaniques liés à des panaches dans Imdr
Regio est principalement localisée sur Idunn Mons et d'autre part que les coulées les plus jeunes de Idunn Mons sont localisées juste sur son sommet, ses caldeiras et son flanc oriental, D'Incecco et ses collaborateurs déduisent que ces observations sont cohérentes avec un volcanisme en cours sur Idunn Mons et que de multiples épisodes d'éruptions volcaniques doivent se produire juste sur sa caldeira sommitale.
Les résultats de modélisation géologique ont contraint l'âge des coulées de lave les plus jeunes de Idunn Mons à moins de 500 000 ans, ce qui, en termes de temps géologique, est cohérent avec une activité volcanique en cours. Mais les résultats expérimentaux d'analyses en laboratoire sur la vitesse d'oxydation et d'altération des minéraux ont fourni des contraintes temporelles beaucoup plus précises et suggèrent que les coulées de lave les plus jeunes (non altérées) qui sont observées sur le sommet et le flanc Est de Idunn Mons doivent avoir un âge minimum de seulement quelques années et au maximum d'environ 10 000 ans.
Enfin, les images infrarouges de l'instrument VIRTIS dans la bande spectrale de 1,74 μm ont fourni des preuves de variations longitudinales qui se produisent dans la couche nuageuse inférieure de Vénus (44-48 km), avec un remarquable ralentissement du vent zonal au-dessus de Imdr Regio. Une relation directe entre le volcanisme actif et la décélération du vent zonal dans la basse atmosphère de Vénus ne peut pas être exclue selon les planétologues, fournissant un indice supplémentaire.

La combinaison de toutes ces différentes données montrent donc une vision panoramique de Idunn Mons : celle d'une activité volcano-tectonique qui est probablement en cours à l'heure actuelle. La comparaison de l'histoire géologique avec les données atmosphériques (décélération de la vitesse zonale au-dessus de Imdr Regio) montrent également pour la première fois la preuve de processus atmosphériques actifs en coïncidence avec la tectonique. D'autres études et les données des futures missions seront néanmoins nécessaires pour déterminer dans quelle mesure les activités récentes peuvent influencer la circulation atmosphérique comme celle qui est observée au-dessus d'Imdr Regio.

On pense que les jeunes montées volcaniques qui sont observées sont la manifestation en surface d'une remontée active du manteau de Vénus. Le site volcano-tectonique qui affecte ces régions est postérieur à la formation de ce qu'on appelle les "crêtes rides" (qui sont le marqueur stratigraphique de l'âge moyen de la surface de Vénus). Les soulèvements volcaniques peuvent donc être considérés comme les zones géologiquement les plus jeunes de la surface de Vénus. Il paraît maintenant essentiel que les futures missions en direction de Vénus (DAVINCI+, VERITAS, ENVISION) prévues dans 10 ans, ne se contentent pas de mesurer les propriétés de la surface de Idunn Mons, mais aussi de faire des mesures répétées de la région, ainsi que d'étudier les caractéristiques atmosphériques combinées à la géologie de surface de Vénus.
Pour D'Incecco et ses collègues, seule une telle approche holistique peut permettre de contraindre l'âge, l'origine et l'évolution d'Idunn Mons et d'autres jeunes volcans, ainsi que comprendre l'histoire du resurfaçage de Vénus. Un élément crucial sera la mesure des régions atmosphériques des zones potentiellement actives sur Vénus, afin de rechercher la présence de gaz à l'état de traces (soufre, phosphine, halogènes, etc.).

Source

Idunn Mons: Evidence for Ongoing Volcano-tectonic Activity and Atmospheric Implications on Venus
P. D'Incecco et al.
The Planetary Science Journal, Volume 2, Number 5 (27 october 2021)


Illustrations

Image radar et cartographie géologique de Idunn Mons et Imdr Regio (P. D'Incecco et al.)

Aucun commentaire :