thumb|upright=2.0|Époques géologiques de Mars selon l'échelle de Hartmann & Neukum, l'Hespérien correspondant aux dates comprises entre et d'années avant le présent. L’Hespérien est la deuxième des trois époques (ou le deuxième éon) de la géologie martienne — la suivante est l'Amazonien, caractérisé par l'oxydation anhydre du fer à la surface de la planète. Très sensiblement moins cratérisés que les terrains noachiens, les sols hespériens sont caractérisés par l'abondance des matériaux d'origine volcanique, roches ignées et cendres volcaniques notamment. Sur l'échelle des temps géologiques martiens, l'Hespérien désigne les époques comprises entre et d'années avant le présent selon l'échelle de Hartmann & Neukum, mais entre et seulement d'années selon l'échelle de Hartmann standard.
Géographie et morphologie
Les terrains hespériens se situent principalement dans les régions volcaniques à l'interface entre les hautes terres noachiennes de l'hémisphère sud et les basses plaines amazoniennes de l'hémisphère nord, ainsi qu'au fond des bassins d'Hellas et d'Argyre.
La principale région volcanique martienne est le renflement de Tharsis et, au sud et à l'est de celui-ci, la région de hauts plateaux de Daedalia, Syria, Icaria, Solis, Bosporos, Thaumasia et Sinai ; ce haut plateau est profondément entaillé par le système de canyons de Valles Marineris au nord duquel il se prolonge par des plaines volcaniques plus basses (et plus anciennes), Lunae et Ophir. Cette région, géologiquement la plus complexe de la planète, est entourée au sud et à l'ouest par des relèvements qui comptent parmi les plus spectaculaires formations d'origine tectonique sur Mars.
Plus à l'ouest, au-delà d'Amazonis Planitia, s'étend Elysium Planitia, deuxième plus importante formation volcanique de la planète, au nord de Terra Cimmeria. Au sud-ouest de cette région, en direction d'Hellas Planitia, se trouve Hesperia Planum qui a donné son nom à l'éon et, au-delà d'Hellas, Malea Planum qui s'étire jusqu'à Sisyphi Planum. Enfin, à l'ouest d'Isidis Planitia se trouve Syrtis Major Planum.
Comme sur Terre, les volcans martiens se répartissent en deux grandes catégories : effusifs et explosifs. Les premiers sont de nature basaltique et forment les volcans boucliers gigantesques qui sont une caractéristique de la planète : Alba Mons et Olympus Mons, sur le renflement de Tharsis, comptent ainsi parmi les plus grandes structures de ce type dans le système solaire. Les seconds sont caractérisés par des laves visqueuses à tendance explosive dont les éruptions libèrent de grandes quantités de cendres qui s'accumulent en formant un dôme appelé tholus : c'est le cas, par exemple, de Ceraunius Tholus et d'Uranius Tholus, voisins d'Uranius Patera, un volcan semble-t-il contemporain d'Alba Mons mais dont le sommet paraît avoir explosé à la suite d'une éruption plinienne, laissant une caldeira très vaste par rapport à l'édifice volcanique.
Certaines régions présentent une morphologie évoquant un volcanisme fissural, notamment Syrtis Major Planum et surtout Hesperia Planum, avec des pentes particulièrement faibles et un système de caldeiras s'étirant dans une direction privilégiée.
Échelle des temps géologiques martiens
La datation des événements géologiques martiens est une question non résolue à ce jour. Deux échelles des temps géologiques martiens sont actuellement utilisées, qui diffèrent l'une de l'autre de près d'un milliard et demi d'années. L'échelle de Hartmann « standard, » élaborée dans les années 1970 par l'astronome américain William Hartmann à partir de la densité et de la morphologie des cratères d'impact sur les sols martiens, conduit à des datations sensiblement plus récentes que l'échelle de Hartmann & Neukum Lunar and Planetary Science (2008) « The Lunar and Martian cratering record and chronologies. », élaborée parallèlement par le planétologue allemand Gerhard Neukum à partir des observations fines de la caméra HRSC ESA Mars Express News – 14 mars 2008 « Mars Express reveals the Red Planet's volcanic past. » (dates en millions d'années) :
Cette seconde échelle est plus en phase avec le système stratigraphique proposé notamment par l'équipe de l'astrophysicien français Jean-Pierre Bibring de l'IAS à Orsay à partir des informations recueillies par l'instrument OMEGA de la sonde européenne Mars Express CNES e-Space & Science – 30 août 2006 « Three new words for a new history. », introduisant le terme « Theiikien » pour définir le deuxième éon martien, en raison de l'abondance des minéraux soufrés (le soufre se dit « τὸ θεΐον » en grec ancien) dans les terrains formés à cet éon ; le Theiikien correspondrait ainsi aux époques comprises entre 3,8 et d'années avant le présent ESA Mars Express News – 20 avril 2006 « Mars Express's OMEGA uncovers possible sites for life. ». Toutefois, l'analyse détaillée des résultats d'OMEGA suggère en fait une discontinuité ente le Phyllosien et le Theiikien, faisant coïncider le début de ce dernier avec l'Hespérien Science – 21 avril 2006 « Sketch of the alteration history of Mars, with phyllosilicates formed first, then sulfates, then anhydrous ferric oxides, » dans l'article cité plus haut () tout en maintenant une durée moindre pour le Phyllosien que pour le Noachien, ce qui conduit du même coup à réajuster la définition des époques géologiques martiennes :
La discontinuité entre Phyllosien et Theiikien matérialiserait une transition catastrophique entre ces deux éons, soulignée par le concept de « grand bombardement tardif » — LHB en anglais — qui aurait frappé le système solaire intérieur entre 4,1 et d'années avant le présent, selon les estimations provenant d'échantillons lunaires et d'études fondées sur la surface de la planète Mercure. Mars étant à la fois plus proche que la Terre de la ceinture d'astéroïdes et dix fois moins massive que notre planète, ces impacts auraient été plus fréquents et plus catastrophiques sur la planète rouge, peut-être même à l'origine de la disparition de son champ magnétique global 40th Lunar and Planetary Science Conference (2009) James H. Roberts, Rob Lillis et Michael Manga, « Giant impacts on early Mars and the cessation of the Martian dynamo. ».
Mars à l'Hespérien
Impacts météoritiques
La fréquence et la taille des impacts météoritiques se seraient sensiblement réduites à l'Hespérien par rapport au Noachien. Les sols hespériens sont ainsi nettement moins cratérisés que les terrains noachiens, par exemple sur les flancs d'Alba Mons ou sur ceux de Tyrrhena Patera, deux structures a priori assez anciennes et situées pratiquement aux antipodes l'une de l'autre.
Volcanisme
La discontinuité entre Phyllosien et Theiikien, qui coïnciderait plus ou moins avec les débuts de l'hypothétique « grand bombardement tardif » (LHB en anglais), matérialiserait en fait l'époque d'activité volcanique maximum, qui se prolongerait au Theiikien — et donc à l'Hespérien — en disparaissant progressivement au fur et à mesure que la planète aurait perdu l'essentiel de son activité interne. Une corrélation entre le volcanisme de l'Hespérien et les impacts cosmiques du Noachien n'est d'ailleurs pas à exclure. Ce volcanisme aurait atteint son maximum à la suite des impacts cosmiques massifs à la fin de l'éon précédent, et chacune des cinq régions volcaniques de la planète jouxte directement un bassin d'impact :
le renflement de Tharsis, plus grande formation volcanique martienne, en bordure de l'hypothétique bassin boréal, plus grand bassin d'impact de la planète (et du système solaire), le bouclier d'Alba Mons étant, de surcroît, situé exactement aux antipodes d'Hellas Planitia ; la région d'Elysium Mons, en bordure d'Utopia Planitia et voisine des antipodes d'Argyre Planitia ; Malea Planum, en bordure sud-ouest d'Hellas Planitia, et Hesperia Planum en bordure nord-est, cette dernière région étant également voisine des antipodes de Chryse Planitia ; Syrtis Major Planum, en bordure d'Isidis Planitia.
Parmi ces volcans, Alba Mons compte peut-être parmi les plus anciens. Il s'agit d'une structure de de diamètre, plus large qu'Olympus Mons mais nettement moins élevée que ce dernier, culminant à environ d'altitude. Il présente des traces d'érosion rappelant celles laissées par les pluies sur les volcans hawaïens, et sa caldeira couverte de poussières lui donnent un aspect plutôt ancien HiRISE High Resolution Imaging Science Experiment « Dusty Top of Alba Patera Volcano (PSP_001510_2195). ». Les coulées de lave semblent à la fois fines et longues, témoignant d'une grande fluidité, avec très peu de cendres. Ce volcan s'est peut-être formé au Noachien, à la suite de l'impact à l'origine du bassin d'Hellas Planitia, mais son activité se serait surtout concentrée au milieu de l'Hespérien en se prolongeant au début de l'Amazonien. De l'autre côté de la planète, les plateaux volcaniques de Malea, d'Hesperia et de Syrtis Major se seraient formés à la même époque qu'Alba Mons.
Les autres volcans de Tharsis, et notamment Olympus Mons, ainsi que d'Elysium, seraient un peu plus tardifs et auraient été actifs de l'Hespérien à l'Amazonien, jusqu'à parfois des époques très récentes — seulement quelques centaines de millions d'années avant le présent pour certaines parties de leurs caldeiras Université d'Hawaii – 31 janvier 2005 « Recent Activity on Mars : Fire and Ice. ».
En libérant d'importantes quantités de dioxyde de soufre dans l'atmosphère de Mars, l'activité volcanique soutenue de l'Hespérien serait à l'origine des sulfates hydratés, notamment de la kiesérite et du gypse , qu'on retrouve dans les dépôts sédimentaires de cette époque Seventh International Conference on Mars – 2007 J.-P. Bibring, Y. Langevin, F. Poulet, B. Gondet, N. Mangold, J. Mustard, R. Arvidson, V. Chevrie, C. Sotin et l'équipe OMEGA, « Mars Climatic Change and Geological History, Derived from the OMEGA/MEX Data. », et qui sont à l'origine du nom — le « Theiikien » — de l'éon stratigraphique correspondant à l'Hespérien.
Champ magnétique global et tectonique
Le champ magnétique rémanent de l'écorce martienne mesuré par Mars Global Surveyor montre que seules les régions les plus anciennes de la planète témoignent encore d'un paléomagnétisme significatif NASA Goddard Space Flight Center – 12 octobre 2005 « New Map Provides More Evidence Mars Once Like Earth. »: les bassins d'Utopia, d'Hellas et d'Argyre sont ainsi totalement dépourvus de champ magnétique, ainsi que les grands massifs volcaniques de Tharsis et d'Elysium ; la région de Malea Planum est également amagnétique. En revanche, certaines régions hespériennes sont encore magnétisées : c'est ainsi le cas de Syrtis Major Planum et d'Hesperia Planum qui présentent d'ailleurs la même polarité. Ces différentes observations mènent à la conclusion que Mars avait perdu son champ magnétique global il y a au moins d'années, lors de la formation des grands bassins d'impact noachiens, raison pour laquelle ceux-ci sont amagnétiques. La présence d'une magnétisation autour de Syrtis Major et d'Hesperia pourrait être celle de terrains noachiens sous-jacents enfouis sous les matériaux hespériens.