Façonner les planètes: Volcanisme
Qu’est-ce que le volcanisme?
Le volcanisme est l’éruption de roches en fusion (magma) à la surface d’une planète. Un volcan est l’évent par lequel le magma et les gaz sont évacués. Le magma qui atteint la surface est appelé « lave. »Les volcans portent le nom de Vulcain — le dieu romain du feu!
Pourquoi et où se forment les volcans?
Le volcanisme est le résultat de la perte de chaleur interne d’une planète. Les volcans peuvent se former là où la roche près de la surface devient suffisamment chaude pour fondre. Sur Terre, cela se produit souvent en association avec les limites des plaques (consultez la section sur le tectonisme). Là où deux plaques s’écartent, comme au milieu des crêtes volcaniques océaniques, la matière de l’intérieur de la Terre monte lentement, fond lorsqu’elle atteint des pressions plus basses et comble l’espace. Lorsqu’une plaque est subductée sous une autre, des chambres de magma peuvent se former. Ces corps de magma alimentent les îles volcaniques qui marquent les zones de subduction.
Bien que la plupart des activités volcaniques aient lieu aux limites des plaques, le volcanisme peut également se produire à l’intérieur des plaques aux points chauds. On pense que les points chauds proviennent de grands « panaches » de matériaux extrêmement chauds s’élevant des profondeurs de l’intérieur de la Terre. Le matériau chaud monte lentement et finit par fondre lorsqu’il atteint des pressions plus basses près de la surface de la Terre. Lorsque le matériau entre en éruption, il forme des coulées de lave massives de roche volcanique sombre à grain fin – basalte. Les larges et doux volcans boucliers d’Hawaï proviennent d’un point chaud.
Que nous disent les volcans de la Terre ?
Le fait que la Terre ait des volcans nous indique que l’intérieur de la Terre circule et qu’il est assez chaud pour fondre. La terre se refroidit; les volcans sont un moyen de perdre de la chaleur. Le schéma de distribution des volcans sur Terre nous donne un indice que la surface extérieure de la Terre est divisée en plaques; les chaînes de volcans associées aux crêtes médio-océaniques et aux zones de subduction marquent les bords des plaques. D’autres planètes ont des caractéristiques volcaniques – certaines récemment actives – disant aux géologues qu’elles aussi perdent de la chaleur de leur intérieur et qu’il y a une circulation. Cependant, ces planètes n’affichent pas le modèle des volcans de la Terre.
Quelles preuves existe-t-il du volcanisme sur d’autres planètes ?
Lune: Notre plus proche voisin a de petits volcans, des fissures (ruptures dans la croûte) et de vastes coulées de basalte, une roche volcanique sombre à grain fin. Les grands bassins sombres que vous pouvez voir sur la Lune sont les zones maria de ces coulées de lave. Cependant, toutes ces caractéristiques volcaniques sont anciennes. Il n’y a pas de caractéristiques volcaniques actives sur la Lune. La majeure partie de l’activité volcanique a eu lieu au début de l’histoire de la Lune, il y a environ 3 milliards d’années. La coulée de lave la plus récente s’est produite il y a environ 1 milliard d’années.
Les régions sombres de la Lune sont lunar maria. Ce sont des régions basses et lisses de basalte de roche volcanique sombre et à grain fin.
Image de l’engin spatial Galileo (PIA00405) produite par l’U.S. Geological Survey, avec l’aimable autorisation de la NASA et du Jet Propulsion Laboratory.
Cet échantillon de roche a été collecté par la mission Apollo 15 en 1971. C’est un basalte, un type de roche qui se solidifie à partir d’une lave volcanique. Ce basalte particulier s’est formé il y a 3,3 milliards d’années et est similaire aux basaltes formés sur des volcans tels que Hawai’i sur Terre.
Mars: Mars a des caractéristiques volcaniques de forme similaire à celles de la Terre, bien que beaucoup plus grandes. Il existe de grands volcans boucliers — comme ceux d’Hawaï — qui contiennent 100 fois plus de masse que ceux de la Terre. Olympus Mons est le plus haut volcan de notre système solaire. Il mesure 22 kilomètres (14 miles) de haut, par rapport aux 9 kilomètres (près de 6 miles) de Mauna Loa. Il fait 600 kilomètres de diamètre (375 miles), ce qui est assez grand pour couvrir l’état de l’Arizona! Plusieurs des volcans de Mars, y compris Olympus Mons, se trouvent dans la région de Tharsis; le magma des volcans peut provenir de matériaux chauds s’élevant dans des panaches provenant des profondeurs de l’intérieur de Mars. De nombreux scientifiques considèrent Mars comme volcaniquement actif, même si nous n’avons pas observé d’éruption. Les météorites de basalte de Mars indiquent que le volcanisme s’est produit au cours des 180 derniers millions d’années. Très peu de cratères d’impact se produisent sur les coulées de lave d’Olympus Mons, ce qui suggère que ce volcan est probablement entré en éruption au cours des derniers millions d’années.
Vue oblique du volcan Olympus Mons sur Mars. La grande dépression au centre supérieur de l’image est la caldeira. La caldeira est située près du sommet du volcan et mesure 65 × 80 kilomètres (40 × 50 miles) — environ la taille de Rhode Island. Lorsque le magma est sorti des évents du côté du volcan, la roche près du sommet s’est effondrée, produisant la caldeira.
Image de l’orbiteur Viking (641A52) avec l’aimable autorisation de la NASA.
Vénus: Vénus a plus de 1700 caractéristiques volcaniques et beaucoup d’entre elles ont l’air fraîches — non tissées. Une grande partie de la surface de Vénus a été recouverte par d’énormes coulées de lave basaltique, probablement au cours des dernières centaines de millions d’années. Cette couverture de lave recouvrait complètement les caractéristiques de surface, telles que les cratères d’impact. Le fait que seuls quelques cratères parsèment la surface témoigne de la nature récente de ce resurfaçage.
Vue générée par ordinateur de Maat Mons sur Vénus. Cette image provient des données radar de la sonde spatiale Magellan; l’atmosphère de Vénus est trop épaisse pour que les télescopes puissent la voir. Les zones sombres sont lisses, interprétées comme des coulées de lave plus anciennes. Les zones lumineuses sont rugueuses, interprétées comme de jeunes coulées de lave.
Image reproduite avec l’aimable autorisation de la NASA et du Jet Propulsion Laboratory.
E/S: La lune la plus intérieure de Jupiter, Io, est le corps le plus volcaniquement actif de tout notre système solaire! Les missions de la NASA ont imagé des panaches massifs à des centaines de kilomètres au-dessus de la surface, des coulées de lave actives et des murs de feu associés au magma s’écoulant des fissures. Toute la surface d’Io est recouverte de centres volcaniques et de coulées de lave, qui ont recouvert tous ses cratères d’impact.
Image voyager de Io. Les taches sombres marquent les volcans.
Image reproduite avec l’aimable autorisation de la NASA et du Jet Propulsion Laboratory.
La sonde Galileo a capturé cette image d’une éruption volcanique active sur Io en 2000. La région orange vif est de la lave chaude. Cette image en fausse couleur fait environ 250 kilomètres (environ 155 miles) de diamètre.
Image produite par l’Université de l’Arizona, avec l’aimable autorisation de la NASA.
Pourquoi ne trouverons-nous pas des volcans actifs sur toutes les planètes et toutes les lunes?
Les volcans actifs se produisent sur des planètes encore chaudes. En général, plus la planète est grande, plus elle se refroidit lentement. Les petites planètes ou lunes, comme Mercure et notre Lune, se sont refroidies au point qu’elles ne sont plus assez chaudes pour faire fondre la roche. Les planètes plus grandes, comme la Terre et Vénus, sont encore chaudes et ont toujours un volcanisme actif.