Le sol du cratère Gale, qui fut autrefois un lac, photographié par le rover Curiosity. © Nasa

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Curiosity observe un ancien lac sur Mars

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C'est une première pour le rover Curiosity qui est arrivé sur Mars en 2012. Le robot semble avoir découvert les restes fossilisés de fentes de dessiccation laissées par l'assèchement d'un lac il y a des milliards d'années.

L'avènement de l'astronautique au cours des années 1960 a permis de poser les bases d'une planétologie comparée. Les météorologistes et les géologues ont ainsi vu leurs terrains de jeux favoris s'étendre aux autres planètes du Système solaire, particulièrement sur Mars. C'est en effet un géologue, John P. Grotzinger, qui est à la tête de la mission Curiosity. Dans la lignée des chroniques martiennes que tient régulièrement la Nasa sur les découvertes du rover, voilà aujourd'hui la découverte de ce qui semble être des fentes de dessiccation dans la boue. Celle-ci s'est bien sûr transformée en roche depuis bien longtemps puisque le bloc photographié par le Mars Hand Lens Imager (MAHLI), l'un des 17 appareils de prise de vue du robot martien, doit être âgé d'au moins trois milliards d'années.

Rappelons que sur Terre, les fentes de dessiccation se forment avec l'assèchement d'un sol argileux. Il se rétracte alors, ce qui ouvre des fentes délimitant des cupules généralement concaves et en forme d'hexagones. On peut facilement observer ce phénomène sur les littoraux ou les lacs vaseux. En l'occurrence, les chercheurs de la Nasa en observeraient sur le bloc rocheux baptisé « Old Soaker », visible sur la photographie ci-dessous et dont la taille est d'environ 90 cm. Mais dans le cas présent, les fentes délimitent parfois des régions polygonales avec 4 à 5 côtés, ce qui arrive sur Terre également.

Trois photographies prises par l'instrument MAHLI ont été combinées pour obtenir cette image du bloc de roche baptisé Old Soaker. © Nasa/JPL-Caltech/MSSS

Des lacs qui s'asséchaient et se remplissaient périodiquement

Même si cette découverte est une première pour Curiosity, elle ne constitue pas une grosse surprise. En effet, depuis que le robot arpente le sol de Mars au fond du cratère Gale et sur les pentes du mont Sharp, les géologues planétaires ont trouvé nombre de structures témoignant de la présence de lacs et de rivières occupant ce qui fut jadis un plus grand lac emplissant le cratère. Tout indiquait des phases d'occupations par de l'eau liquide suivies par des phases d'assèchements, de sorte que des dépôts sédimentaires successifs se sont mis en place.

Old Soaker aurait ainsi été enseveli sous l'un de ces dépôts, apportés par un nouveau remplissage d'eau, avant que l'érosion éolienne ne fasse son œuvre et qu'il soit mis au jour dans un lointain passé, quand l'eau liquide a disparu de la surface de Mars. En fait, d'après les observations des couches de terrains, Old Soaker se trouve dans un sandwich de dépôts qui témoignent de phases sèches et humides pour les anciens lacs du cratère Gale, dont la profondeur et l'extension variaient au cours du temps.

Cependant, certaines fentes observées dans Old Soaker, voire toutes, pourraient provenir des pressions exercées par les couches sédimentaires qui se sont accumulées pendant un temps au-dessus de lui.

Pour en savoir plus

Curiosity révèle un ancien lac

Article de Xavier Demeersman publié le 11/12/2014

Curiosity confirme que le curieux mont Sharp se dresse dans ce qui fut un lac, emplissant le cratère Gale. Durant plusieurs dizaines de millions d'années, les sédiments s'y sont accumulés, complétés par les dépôts éoliens et les alluvions de rivières. Par la suite, l'érosion a fait son œuvre. De quoi remettre en cause, selon les scientifiques de la Nasa, « la notion qui veut que les conditions chaudes et humides furent transitoires, locales ou seulement dans le sous-sol martien ».

Depuis son débarquement sur Mars, le 6 août 2012, dans le vaste cratère Gale (155 km de diamètre), site dûment choisi par les scientifiques de la mission pour l'intérêt que présentent les roches qui y affleurent, Curiosity a sillonné cet environnement désertique, jadis humide, sur plus de 8 km. Sur sa route, parfois périlleuse, le rover eut plusieurs fois l'occasion d'étudier le passé géologique de la planète : ici un lit de rivière asséché, là le rivage d'un ancien lac — on aurait pu entendre le murmure de l'eau, il y a quelques milliards d'années... —, etc. Sans oublier de nombreux indices physico-chimiques plaidant en faveur d'une habitabilité au cours d'une ou plusieurs périodes.

Depuis la fin de l'été (sur Terre), Curiosity prend de la hauteur en se frayant un chemin sur les premiers contreforts d'Aeolis Mons, dans le cadre de son deuxième volet du projet Mars Science Laboratory (MSL). Les chercheurs sont en effet très intrigués par cet empilement de couches rocheuses rebaptisé mont Sharp en 2012 — en l'honneur du géologue Robert P. Sharp (1911-2004) — qui, du haut de ses 5.500 m, domine toute la région. Sa structure en feuillet est un magnifique ouvrage naturel où l'on peut lire de nombreux épisodes de l'histoire de notre petite voisine, Mars.

Au pied du mont Sharp (point culminant à 5,5 km), un magnifique exemple de dépôts sédimentaires d’un ancien lac photographié par la caméra du mât (MastCam) de Curiosity, lors de son 712e jour sur Mars (7 août 2014). © Nasa, JPL-Caltech, MSSS

Un lac qui accouche d’une montagne

Les examens réalisés sur la base de cette montagne, jusqu'à une altitude de 150 m, indiquent qu'elle est constituée de plusieurs couches sédimentaires d'un ancien lac, lesquelles se sont amoncelées durant des dizaines de millions d'années, au gré de périodes sèches et humides qui alternaient. Une vaste étendue au centre a vraisemblablement été alimentée par des rivières qui descendaient des plateaux de la région à travers les remparts rocheux du cratère. Curiosity a pu visité ces paysages à présent très secs et soumis aux vents.

Jusque-là, « nous avons trouvé des roches sédimentaires suggérant la présence d'anciens petits deltas empilés les uns sur les autres » résume Sanjeev Gupta (Imperial College de Londres), membre de l'équipe scientifique de Curiosity, mais désormais le rover « a franchi une frontière séparant un environnement dominé par les rivières et en atteint un autre dominé par les lacs », au centre.

 « Là où il y a aujourd'hui une montagne, il a pu y avoir autrefois une série de lacs » ajoute son collègue John Grotzinger (Caltech). C'est donc une très bonne occasion pour caractériser l'évolution de son environnement, car « à mesure que Curiosity grimpe plus haut sur le mont Sharp, nous aurons davantage d'expériences pour montrer les modèles sur la façon dont l'atmosphère, l'eau et les sédiments ont interagi. Nous pourrons voir comment la chimie a changé dans les lacs au fil du temps », poursuit-il.

Vue en coupe du cratère Gale (155 km) sur deux périodes. À gauche, on distingue une succession de couches jaunes, matériaux des reliefs environnants déposés tantôt par le vent (périodes plus sèches) tantôt par les rivières (deltas, en période humide), et, en marron, les dépôts laissés par le lac dont la taille a varié. À droite, le schéma montre la formation, à long terme, du cône montagneux par l’érosion éolienne. Les chercheurs n’excluent pas qu’il existait à l’origine, au centre de ce cratère, un monticule formé par le rebond après l’impact. © Nasa, JPL-Caltech

C'est à la faveur d'un climat plus chaud et humide que de tels réservoirs d’eau ont pu se maintenir à l'état liquide, d'ailleurs plus longtemps qu'on ne le pensait. Si cette hypothèse se vérifie, « elle remet en question la notion qui veut que les conditions chaudes et humides furent transitoires, locales ou seulement dans le sous-sol martien, déclare Ashwin Vasavada, membre du programme au JPL. L'explication la plus radicale est que l'ancienne et plus épaisse atmosphère de Mars a élevé les températures globales au-dessus du point de congélation, mais pour l'instant, nous ne savons pas comment elle a pu le faire. »

La formation du cône montagneux a sans doute commencé après la disparition de l'eau — concomitamment à la perte de l'atmosphère martienne — lorsque les dépôts sédimentaires laissés par le lac et ceux drainés par les rivières furent en proie aux alizés.

Ce sont autant de pièces d'un puzzle à charge contre les modèles actuels qui soutiennent que les conditions sur Mars furent trop instables pour permettre à l'eau de rester durablement liquide. « Les connaissances acquises sur l'évolution de l'environnement martien en déchiffrant la formation du mont Sharp aideront également à guider les plans pour les futures missions en quête de signes de vie sur Mars » rappelle Michael Meyer, chercheur responsable du programme de la Nasa pour l'exploration de Mars, pour laquelle l'agence envisage une première expédition humaine dans les années 2030.

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Mais où est passée l’eau martienne ?  De l’eau a coulé à la surface de Mars. Des traces de ruissellements et des analyses en témoignent. Mais comment cette eau a pu disparaître ? Comment cette planète est-elle devenue le monde désertique que nous connaissons actuellement ? Discovery Science nous propose une réponse en vidéo.