Une équipe dirigée par SwRI a comparé l’histoire des premiers impacts de Vénus et de la Terre, déterminant que Vénus a subi des impacts à haute énergie créant un noyau surchauffé. Les modèles montrent que ces conditions pourraient être à l’origine du volcanisme étendu et de la surface plus jeune de Vénus. Crédit : Southwest Research Institute
Les modèles montrent que le noyau surchauffé de Vénus pourrait être à l’origine d’un volcanisme étendu et d’un resurfaçage de longue durée.
Une équipe dirigée par le Southwest Research Institute a modélisé l’histoire des premiers impacts sur Vénus afin d’expliquer comment la planète sœur de la Terre a conservé une surface jeune malgré l’absence de tectonique des plaques. En comparant l’histoire des premières collisions entre la Terre et Vénus, on pense que Vénus a subi davantage d’impacts à grande vitesse et à haute énergie. Ces impacts ont conduit à la formation d’un noyau surchauffé, déclenchant un volcanisme prolongé et la réapparition de la planète.
Sommaire
Comprendre les différences planétaires internes
« L’un des mystères du système solaire interne est que, malgré leur taille et leur densité similaires, la Terre et Vénus fonctionnent de manière étonnamment distincte, notamment en ce qui concerne les processus qui déplacent les matériaux à travers une planète », a déclaré Simone Marchi, auteur principal d’un nouvel article sur ces résultats publié dans Nature Astronomy.
Une équipe dirigée par le Southwest Research Institute a modélisé l’histoire des premiers impacts sur Vénus afin d’expliquer comment la planète sœur de la Terre a conservé une surface jeune malgré l’absence de tectonique des plaques. Le nouveau modèle suggère que les distances entre les planètes et le Soleil ont entraîné des impacts plus énergétiques et plus rapides sur Vénus. Ces collisions puissantes ont créé un noyau surchauffé qui a favorisé un volcanisme extensif et étendu et a fait resurgir la planète. Crédit : Southwest Research Institute
Tectonique des plaques et volcanisme sur Vénus et la Terre
Les plaques en mouvement de la Terre remodèlent continuellement sa surface, des morceaux de croûte s’entrechoquant pour former des chaînes de montagnes et, par endroits, favoriser le volcanisme. Vénus compte plus de volcans que toute autre planète du système solaire, mais sa surface n’est constituée que d’une seule plaque continue. Plus de 80 000 volcans, soit 60 fois plus que la Terre, ont joué un rôle majeur dans le renouvellement de la surface de la planète par des inondations de lave, qui pourraient se poursuivre encore aujourd’hui. Les simulations précédentes ont eu du mal à créer des scénarios pour soutenir un tel niveau de volcanisme.
Collision précoce et volcanisme
« Nos derniers modèles montrent que le volcanisme à longue durée de vie provoqué par les premières collisions énergétiques sur Vénus offre une explication convaincante de son jeune âge de surface », a déclaré le professeur Jun Korenaga, coauteur à l’université de Yale. « Cette activité volcanique massive est alimentée par un noyau surchauffé, ce qui entraîne une fusion interne vigoureuse. »
Cette simulation informatique à haute résolution (1 million de particules) illustre un projectile de 3 000 kilomètres de diamètre frappant Vénus de plein fouet à une vitesse de 30 kilomètres par seconde. À gauche, les couleurs indiquent les différents matériaux : brun pour le noyau de Vénus, blanc pour le noyau du projectile et vert pour le manteau de silicate des deux objets. Les couleurs à droite indiquent la température des matériaux. Crédit : Southwest Research Institute
Formations planétaires et histoire des impacts
La Terre et Vénus se sont formées dans le même voisinage du système solaire, lorsque des matériaux solides sont entrés en collision l’un avec l’autre et se sont progressivement combinés pour former les deux planètes rocheuses. Les légères différences de distance entre les planètes et le Soleil ont modifié l’histoire de leurs impacts, en particulier le nombre et l’issue de ces événements. Ces différences s’expliquent par le fait que Vénus est plus proche du Soleil et qu’elle se déplace plus rapidement autour de lui, ce qui dynamise les conditions d’impact. En outre, la queue de la croissance collisionnelle est généralement dominée par des impacteurs provenant d’au-delà de l’orbite terrestre, qui ont besoin d’une excentricité orbitale plus élevée pour entrer en collision avec Vénus plutôt qu’avec la Terre, ce qui donne lieu à des impacts plus puissants.
Conditions internes de Vénus
« Les vitesses d’impact plus élevées font fondre davantage de silicates, jusqu’à 82 % du manteau de Vénus », explique Raluca Rufu, boursier Sagan et co-auteur de l’étude au SwRI. « Cela produit un manteau mixte de matériaux fondus redistribués à l’échelle mondiale et un noyau surchauffé ».
Si les impacts sur Vénus ont eu une vitesse beaucoup plus élevée que sur Terre, quelques impacts importants auraient pu avoir des résultats radicalement différents, avec des implications importantes pour l’évolution géophysique ultérieure. L’équipe pluridisciplinaire a combiné ses compétences en matière de modélisation des collisions à grande échelle et de processus géodynamiques pour évaluer les conséquences de ces collisions sur l’évolution à long terme de Vénus.
Implications pour les études futures
« Les conditions internes de Vénus ne sont pas bien connues et, avant d’envisager le rôle des impacts énergétiques, les modèles géodynamiques nécessitaient des conditions spéciales pour obtenir le volcanisme massif que nous observons sur Vénus », a déclaré Korenaga. « Une fois que les scénarios d’impacts énergétiques sont introduits dans le modèle, celui-ci produit facilement un volcanisme extensif et étendu sans avoir à modifier les paramètres.
Cette nouvelle explication arrive à point nommé. En 2021, la NASA s’est engagée à lancer deux nouvelles missions sur Vénus, VERITAS et DAVINCI, tandis que l’Agence spatiale européenne (ESA) prévoit une mission baptisée EnVision.
« Vénus suscite actuellement un vif intérêt », a déclaré M. Marchi. « Ces découvertes auront une synergie avec les missions à venir, et les données de la mission pourraient aider à confirmer les résultats.
Référence : « Long-lived volcanic resurfacing of Venus driven by early collisions » par Simone Marchi, Raluca Rufu et Jun Korenaga, 20 juillet 2023, Nature Astronomy.
DOI: 10.1038/s41550-023-02037-2