Reconstitution du flux d'impact et des variations paléoclimatiques martiennes par la datation des cratères à éjecta lobés

Résumé : Le comptage de cratères sur une surface planétaire est à l’heure actuelle le seul moyen de préciser la temporalité des événements ayant marqué l’histoire des corps telluriques. Cette technique nécessite de connaitre précisément le taux avec lequel se forme les cratères d’impact, c'est-à-dire le flux d’impact, mais aussi son évolution en fonction du diamètre des cratères, la fonction de production. Ensemble, ces deux variables forment le système de chronologie d’un corps planétaire. Il est relativement bien contraint entre 3,9 et 3,5 milliards d’années avant notre ère et considéré comme constant depuis 3 milliards d’années, une hypothèse remise en cause par des observations lunaires et terrestres. Les cratères d’impact à éjecta lobés sont très nombreux sur Mars. Leur morphologie traduit la présence d’une grande quantité de glace d’eau dans le sous-sol au moment de l’impact. La variation spatio-temporelle de cette couche est très peu contrainte. Celle-ci est principalement influencée par l’obliquité de la planète. Leurs nappes d’éjecta sont continues et constituent donc des surfaces idéales pour dater leur formation. L’objectif de cette thèse est de mieux contraindre la chronologie martienne et la variation de l’extension de la couche de volatiles présente sous la surface de Mars responsable de telles morphologies. Par la datation de la mise en place d’une population de cratères à éjecta lobés situés sur Acidalia Planitia, il a été possible de comparer leur fréquence de formation avec le flux d’impact qui a été utilisé pour les dater. Un important désaccord entre nos données et le modèle à flux constant a pu être observé. Un test d’autocohérence entre le flux d’impact mesuré et le flux utilisé pour dater chaque cratère a permis de montrer que le taux d’impact le plus en accord avec nos données était celui présentant un pic de cratérisation entre 0,5 milliards d’années et la période actuelle. Ce pic est associé à deux collisions dans la ceinture principale d’astéroïdes. Néanmoins, cette méthode inverse est soumise à un problème logique mis en évidence par la simulation d’une population de cratères synthétiques. Il apparaît à posteriori que la variable temporelle de la chronologie martienne doit être la fonction de production des cratères d’une centaine de mètres de diamètre. Ces résultats modifient profondément l’âge des surfaces martiennes qui peuvent être mesurés par comptage de cratères. La datation de l’ensemble des cratères martiens dont les nappes d’éjecta lobés sont très étendues a permis également de mettre en évidence une augmentation de l’âge de ces cratères avec la diminution en latitude. Nous avons interprété ces observations comme étant le résultat de l’évolution récente de l’extension de la couche riche en volatils sous la surface de Mars, en lien avec la variation de l’obliquité de la planète. En effet, une diminution de l’angle d’obliquité de Mars il y a 4 millions d’années a restreint l’extension de la couche de volatils à haute latitude. Le lien étroit entre la localisation de ces cratères et leurs âges a permis de poser certaines conditions quant à l’évolution possible de l’obliquité martienne sur les 80 derniers millions d’années. Enfin, la révision de la base de données de cratères martiens la plus complète à ce jour au moyen d’une interface accessible à tous a permis de créer le premier catalogue de cratères adapté à la datation de surfaces martiennes. Nous avons pour cela mis en place une classification des cratères permettant l’exclusion, lors d’une datation, des cratères de type secondaire, fantôme ainsi que des fausses détections contenus dans la base de donnée originelle.
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Soumis le : jeudi 14 décembre 2017 - 14:52:12
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Anthony Lagain. Reconstitution du flux d'impact et des variations paléoclimatiques martiennes par la datation des cratères à éjecta lobés. Planétologie. Université Paris-Saclay, 2017. Français. 〈NNT : 2017SACLS430〉. 〈tel-01664059〉

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