Une étude, dont les résultats intitulés «Late Tharsis formation and implications for early Mars» ont été publiés dans la revue Nature, a permis de prouver qu'il y a 3 à 3,5 milliards d'années, la surface de la planète Mars a subi un grand basculement de 20 à 25 degrés, un phénomène qui avait été prédit théoriquement, mais jamais encore démontré: la cause en est la masse du gigantesque dôme de Tharsis, le plus grand édifice volcanique du Système solaire, qui a entraîné la rotation des enveloppes superficielles de Mars (sa croûte et son manteau) autour de son noyau.

Soulignons que «ce n'est pas l'axe de rotation de Mars qui a bougé (phénomène que l'on appelle variation de l'obliquité) mais les parties externes (manteau, croûte) qui ont tourné par rapport au noyau interne (un peu comme si l'on faisait tourner la chair d'un abricot autour de son noyau)» à cause du dôme de Tharsis, dont la «formation a débuté il y a plus de 3,7 milliards d'années, vers 20° de latitude nord» et dont l'activité volcanique s'est poursuivie pendant plusieurs centaines de millions d'années jusqu'à former un plateau de plus de 5000 km de diamètre, environ 12 km d'épaisseur en moyenne et 1 milliard de milliards de tonnes (1/70e de la Lune)». Ainsi, sa masse «a fait pivoter la croûte et le manteau de Mars» de sorte que «le dôme de Tharsis s'est alors retrouvé sur l'équateur, ce qui correspond à sa nouvelle position d'équilibre».

Comme, en 2010, un modèle géophysique avait fait voir que «si on retire le dôme de Tharsis de la planète, celle‐ci s'oriente différemment par rapport à son axe», l'étude ici présentée a fait apparaître, à son tour, d'une part, «que malgré un relief différent avec ou sans Tharsis, la plupart des rivières coulent, dans les deux cas, des hauts terrains cratérisés de l'hémisphère sud vers les plaines basses de l'hémisphère nord» et, d'autre part, «pour la première fois que les rivières étaient à l'origine réparties sur une bande tropicale sud d'une planète Mars tournant autour de pôles décalés d'une vingtaine de degrés par rapport aux pôles actuels».

Ces pôles sont cohérents avec ceux calculés de manière indépendante dans l'étude de 2010 et avec les observations réalisées dans la région de ces anciens pôles qui relèvent «des traces de fonte et de retrait de glaciers, et des preuves de glace souterraine». Ainsi, en utilisant les modèles climatiques et la topographie de Mars avant le basculement, il a été possible de mettre en évidence, «en présence d'un climat froid et d'une atmosphère plus dense que celle d'aujourd'hui, une accumulation de glaces autour de 25° Sud, dans les régions qui correspondent aux sources des rivières aujourd'hui asséchées».

Ce basculement, qui «bouleverse notre représentation de la surface de Mars telle qu'elle a dû être il y a 4 milliards d'années», modifie «profondément la chronologie des évènements». Le nouveau
scénario établi indique que «la période de stabilité de l'eau liquide permettant la formation de vallées fluviales est contemporaine et sans doute une conséquence de l'activité volcanique du dôme de Tharsis» et qu'elle a été suivie «après la fin de l'activité fluviale (-3,5 milliards d'années)» par le grand basculement déclenché par Tharsis qui a donné à la planète Mars l'aspect qu'elle a aujourd'hui.