Des écoulements observés à la surface de Mars, ici en l’occurrence sur les pentes du cratère Garni, par la caméra Hirise (High Resolution Imaging Science Experiment) de la sonde MRO (Mars Reconnaissance Orbiter). © Nasa, JPL-Caltech, University of Arizona

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L'eau bouillonne à la surface de Mars

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À la surface de Mars, l'eau peut bouillonner et même exploser. En étudiant des glaçons placés dans des conditions martiennes, des chercheurs concluent que, même en faible quantité, l'eau peut sculpter des traces similaires à celles observées par les orbiteurs.

La question de la présence actuelle d'eau liquide à la surface de Mars est récurrente depuis plusieurs décennies, et était d'ailleurs déjà débattue au XIXe siècle. En septembre 2015, la Nasa démontrait que de l’eau liquide salée coule bel et bien, de temps à autre, sur les pentes de certains cratères, en dépit des températures basses et de la faible pression atmosphérique.

De l’eau sur Mars ? Cela autoriserait-il que de la vie - si toutefois il y en a jamais eu - ait pu survivre des milliards d'années dans cet environnement hostile en surface ? Non, car avec une pression de seulement 6 à 9 millibars (contre environ 1.000 à la surface terrestre), l'eau se met à bouillir dès 0 °C (100 °C au niveau de la mer sur notre planète bleue et 60 °C au sommet de l'Everest) et donc s'évapore aussitôt. C'est la sublimation.

Cherchant à mieux comprendre comment par ce mécanisme, les reliefs peuvent être modifiés comme dans le cas des fameuses coulées observées, les Recurring Slope Lineae, ou RSL (que l'on peut traduire par « lignes récurrentes sur les pentes »), deux équipes ont recréé en laboratoire les conditions de ces deux mondes puis ont comparé les comportements de l'eau.

Comparaison des morphologies formées par l’écoulement d’eau liquide sur Terre et sur Mars. © Marion Massé

L’instabilité de l’eau peut fortement impacter la surface

C'est côté Royaume-Uni que des chercheurs de l'Open University ont reconstitué les conditions martiennes sur Terre. Pour cela, ils se sont servis d'un ancien caisson de dépressurisation de plongée sous-marine pour atteindre la faible pression de l'atmosphère de la Planète rouge. À l'intérieur, en simulant une température estivale de 20 °C - cela arrive sur Mars principalement l'été, à midi, plus ou moins sur l'équateur - sur une pente artificielle recouverte de sable, ils ont déposé un glaçon d'eau pure puis une autre fois, d'eau salée. Côté français, la même expérience fut réalisée par une équipe du laboratoire Geops (CNRS, université Paris-Sud), mais dans une chambre froide avec la pression atmosphérique terrestre.

Dans cette dernière configuration, l'eau du glaçon qui fond s'infiltre doucement et progressivement dans le sable déposé. En revanche, dans le cas de Mars, l'eau entre immédiatement en ébullition en atteignant la surface et éjecte les grains de sable parfois violemment. Ensuite, les grains s'accumulent par endroits sur la pente, et finissent par s'écrouler et former des avalanches sèches.

Sous une pression atmosphérique réduite à celle de Mars, l’eau du glaçon qui fond se met à bouillir en surface et à propulser les grains de sable, lesquels s’accumulent à différents niveaux et s’effondrent en avalanche sèche. © CNRS

Sur Mars, tout ne se passe pas comme sur Terre

Ce processus est moins efficace pour l'eau salée, indique le CNRS dans son communiqué, car, en conditions martiennes, elle est plus stable que l'eau pure. Cependant, l'eau salée étant plus visqueuse, elle peut entraîner les grains de sable et former de petits chenaux, dont le fonctionnement devient parfois explosif à basse pression.

Ces résultats, publiés le 2 mai dans la revue Nature Geosciences, ouvrent de nouvelles portes sur la compréhension des processus qui façonnent divers reliefs martiens. Loin de rendre son action négligeable, l'instabilité de l'eau accroît au contraire considérablement son impact sur la morphologie de surface. Avec ces expériences parallèles, les chercheurs ont aussi montré qu'il n'est pas toujours pertinent de comparer l'environnement martien au nôtre, cela peut en effet biaiser notre interprétation.

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