Quelques lignes d’un lointain chapitre de l’histoire mouvementée de Mars et de son eau étaient écrites dans ses plus profonds cratères qui contenaient autrefois des lacs, révèlent des chercheurs. Elles apportent les premières preuves en faveur de l’existence longtemps spéculée d’un immense réseau hydrographique souterrain, il y a environ 3,5 milliards d’années.

À un moment de son histoire, avant de se transformer irrémédiablement en un monde désert, Mars hébergeait sous sa surface d’importantes quantités d’eau, d’après ce que disent les modèles. Des chercheurs, menés par Francesco Salese à l’université d’Utrecht, aux Pays-Bas, ont déniché les premières preuves géologiques en faveur de ce scénario dans les observations de Mars Express et de Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), notamment. Les plus profonds cratères de Mars portent des stigmates indiquant qu’ils accueillaient autrefois dans leur giron des lacs alimentés par la remontée des eaux souterraines, lesquelles formaient possiblement un vaste réseau hydrographique étendu à l’échelle planétaire.

Le tout se passe aux alentours de 3,5 milliards d’années (Ma), pendant l’Hespérien. Durant l’ère précédente, le Noachien (antérieur à 3,7 Ma), l’eau, qui recouvrait la surface de Mars — des lacs et des rivières dans les hautes terres de l’hémisphère sud, ainsi qu’un hypothétique océan dans l’hémisphère nord — s’est retirée massivement sous la surface. Cela aurait constitué, d’après l’analyse des chercheurs, des réserves entre 4.000 et 5.000 m en dessous du niveau zéro de référence martien, l’équivalent du niveau de la mer sur Terre. Seuls les grands cratères, dont le fond repose à une altitude inférieure à -4.000 m ont pu capter l’eau de ces aquifères. L’étude a été publiée dans le Journal of Geophysical Research – Planets.

Des lacs de cratères remplis par les eaux souterraines

Pour cette étude, les chercheurs ont sélectionné 24 larges cratères, ou bassins d’impact, au diamètre compris entre 28 et 114 km et de 1,4 à 3,1 km de profondeur, et dont le plancher se trouve entre 4.200 et 5.700 m environ en dessous du niveau de référence. Ils se situent tous dans l’hémisphère nord, car la remontée des eaux souterraines en surface, durant l’Hespérien, s’y serait concentrée en grande partie.

Ils se répartissent plus exactement dans la bande équatoriale nord de Mars, entre les latitudes 0° et 37°N. Aux latitudes plus élevées, les cratères ont pu être dégradés par la calotte polaire, indiquent les chercheurs dans leur étude. Enfin, l’absence de traces d’écoulement d’eau en surface sur les territoires alentour atteste que les cratères analysés n’ont pu être inondés que de l’intérieur par des eaux souterraines.

Au fond des cratères, les chercheurs ont observé divers reliefs sculptés par l’eau et qui plus est, par la fluctuation de son niveau, tels que des vallées drainées par le jaillissement d’eaux souterraines, des chenaux creusés dans les parois des cratères, des deltas, des alluvions déposées en éventail par les flots, des terrasses formées dans des plans d’eau stagnante, des glissements de terrain, etc. Les cratères présentent des reliefs correspondant à des stades d’évolution successifs, traduisant les variations du niveau de l’eau, depuis le stade lacustre jusqu’à l’assèchement.

Des éléments d’un réseau hydrographique global ?

Bien que retrouvés à l’intérieur de cratères distribués sur toute la largeur de Mars, ces reliefs forment un ensemble se situant entre -4.000 et -4.800 m d’altitude, ce qui suggère qu’il existait un immense réservoir d’eaux souterraines, déployé sous toute la surface du globe entre 4.000 et 5.000 m de profondeur, et que les lacs de cratères étaient peut-être tous connectés, c’est-à-dire abreuvés par le même réseau d’aquifères. En outre, leur altitude correspond à celle des rivages délimitant l’océan boréal, vers 4.000 m sous le niveau de référence, qui aurait recouvert un tiers de Mars pendant le Noachien et aurait subsisté jusqu’à cette époque. Les lacs ont donc pu être également reliés à cet océan résiduel.

Des plans d’eau pérennes au sein de profonds cratères constituent, par ailleurs, de bons oasis de vie. Cinq des cratères étudiés contiennent des argiles et des minéraux (carbonates et silicates) non seulement associés aux milieux lacustres, fournissant une preuve supplémentaire de leur existence, mais aussi au développement de la vie sur Terre, précise-t-on dans un communiqué de l’ESA. Ils représentent donc des cibles de choix pour de futures missions d’exploration.

Ce qu’il faut retenir

  • Les grands cratères martiens, dont le fond gît à moins de 4.000 m en dessous du niveau de référence, présentent des reliefs lacustres indiquant qu’ils étaient autrefois remplis par des sources d’eaux souterraines.
  • Ces reliefs portent à croire qu’il existait sur Mars, il y a 3,5 milliards d’années environ, de grandes quantités d’eaux souterraines entre 4.000 et 5.000 m sous le niveau de référence, formant potentiellement un vaste système étalé sous toute la surface du globe.
Pour en savoir plus

Que d’eau sur Mars !

Article de Nasa/Olivier Poch, publié le 22/02/2003

Durant le congrès annuel de l’Association américaine pour l’avancement des sciences (AAAS) qui vient de se terminer, de nombreux scientifiques ont ré-affirmé que l’eau serait le meilleur candidat pour expliquer la formation des ravines récentes au détriment du dioxyde de carbone liquide (CO2). De même, la calotte polaire sud serait en réalité formée essentiellement de glace d’eau. Une première carte de la répartition de ce fameux liquide a par ailleurs été présentée.

L’eau est le meilleur liquide pouvant expliquer la formation des écoulements récents

Jennifer Heldmann et Michael Mellon du laboratoire de physique atmosphérique et spatiale de l’Université du Colorado sont arrivés à cette conclusion en analysant plus de 100 clichés de ravines (comme celui-ci) pris par la sonde Mars Global Surveyor.

Ils ont confronté ces 100 photographies, ainsi que des observations thermiques et altimétriques aux différentes hypothèses déjà utilisées pour expliquer leur formation. “Nous fusionnons la théorie avec les données”, a dit Jennifer Heldmann. Selon eux, l’hypothèse la plus probable, celle qui revient le plus souvent et explique bien les phénomènes géologiques observés est la suivante : le liquide qui a formé ces ravines provient de nappes phréatiques de faible profondeur (200 à 300 mètres).
Or, la sonde Mars Odyssey a détecté une forte concentration d’eau à quelques centimètres sous la surface du sol martien jusqu’à un mètre de profondeur (elle ne peut pas sonder à plus d’un mètre).

  • Depuis mercredi, une nouvelle théorie expliquant la formation de ces mêmes ravines a été exposée par Philip Christensen. Elle semble bien plus probable que celle que nous venons d’exposer. Cliquez ici pour la découvrir.

Jennifer Heldmann a donc signalé que “l’eau liquide est l’agent le plus probable”. L’eau serait donc bien le liquide qui dévale les pentes des cratères pour former de telles ravines, cette nouvelle analyse vient renforcer la théorie de l’eau et laisse donc un espoir de peut-être trouver un jour de la vie au niveau de ces nappes phréatiques, qui sait ?

La sonde européenne Mars Express va sonder dans moins d’un an à plusieurs kilomètres sous la surface rouge de Mars (voir image ci-dessus). Elle permettra d’établir une carte minéralogique de la répartition d’eau dans les entrailles de la planète. Cette carte, recoupée avec les données de Mars Odyssey pourra peut-être lever enfin le voile sur ces écoulements mystérieux… c’est pourquoi toute la communauté scientifique attend avec impatience les premiers résultats de la sonde européenne !

La calotte polaire sud est essentiellement composée de glace d’eau

C’est ce qu’affirment Shane Byrne et Andrew Ingersoll, de l’Institut de technologie de Californie. Ils sont arrivés à cette conclusion après de multiples observations, calculs et simulations informatiques.
Contrairement à ce que l’on croyait auparavant, la calotte polaire sud serait composée essentiellement de grandes quantités de glace d’eau et d’une fine couche superficielle de neige de carbone.

Si ces deux scientifiques ont raison, le gel de la calotte polaire sud en hiver et son dégel en été n’influencerait pas ou alors que très faiblement le pourcentage de dioxyde de carbone dans l’atmosphère martienne (95%). L’eau serait donc présente en grande quantité dans la glace du pole sud !

Une première carte des réservoirs d’eau sur Mars

De jour en jour, mois après mois, les scientifiques sont étonnés de voir que la planète Mars contient des quantités impressionnantes d’eau dans son sous-sol ou dans ses calottes glaciaires.
L’origine de cette grande surprise vient du spectromètre à neutron embarqué à bord de la sonde Mars Odyssey.
Grâce à ces données recueillies pendant 687 jours, les scientifiques du Los Alamos National Laboratory ont établi la première carte mondiale présentant la répartition de l’hydrogène dans le sous-sol martien. Le spectromètre détecte l’hydrogène qui est utilisé comme marqueur pour rechercher les molécules d’eau (composées de deux atomes d’hydrogène).

  • Téléchargez la carte en grand format (fichier .pdf): Cliquez ici !

Grâce aux observations de Mars Odyssey, les scientifiques pensent désormais qu’en réchauffant le climat de la planète, la glace d’eau contenue dans le proche sous-sol en se liquéfiant remonterait à la surface et pourrait former une couche d’une dizaine de centimètres tout autour du globe.
Rappelons que le spectromètre à neutrons de Mars Odyssey détecte l’hydrogène jusqu’à 1 mètre de profondeur seulement, la composition du sous-sol au dessous d’un mètre reste donc encore inconnue, mais pas pour longtemps grâce à Mars Express qui sondera la sous-sol martien jusqu’à plusieurs kilomètres de profondeur, ce qui laisse présager de prochaines grandes découvertes d’eau !

Conclusion

En apparence, la planète Mars est un désert, un désert rouge, froid, inhospitalier, des dunes à perte de vue… Cependant, sous le désert se cache souvent de grandes surprises : sur Terre, le désert du Sahara et de Libye, une des régions les plus hostiles du globe, abritent à quelques mètres sous ses dunes une réserve fossile d’eau impressionnante : une nappe souterraine s’étendant sur des centaines de kilomètres carrés.

Serait-ce le cas sur Mars ? Dans le cas de la planète rouge, le globe entier est un désert… et ses profondeurs s’avèrent de plus en plus riches en eau, élément essentiel à l’apparition, l’évolution et la survie de toute espèce vivante !

Au-delà du rêve de trouver un jour des organismes vivants, endormis, ou fossilisés dans de supposées nappes d’eau liquides souterraines, cette richesse en eau pourra servir dans le futur aux explorations humaines de Mars. L’eau pourra servir à produire de l’énergie, à alimenter l’équipage qui pourra ainsi subvenir à ses besoins à partir de ressources naturelles disponibles sur place à quelques mètres de profondeur. Ceci se traduit par une économie d’argent considérable pour le projet. La découverte de grandes quantités d’eau réparties autour de la planète donne ainsi un nouvel élan au projet humain d’exploration de Mars et à l’espoir de trouver un jour des traces de vie (actuelle ou passée) sur Mars.

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