À la surface de Mars, réseau de rivières asséchées photographié par la sonde Mars Express. © ESA, DLR, FU Berlin, CC by-sa 3.0 IGO

Sciences

De l’eau coulait sur Mars dans un passé proche

ActualitéClassé sous :Astronomie , planète mars , météorite martienne

Des chercheurs ont identifié des traces d'altération aqueuse tardive dans des météorites martiennes qui se seraient produites sur Mars, il y a entre 227 et 56 millions d'années. Cette découverte a des implications très fortes pour l'évolution de la surface martienne car elle montre que de l'eau liquide a été disponible à proximité de la surface dans un passé relativement récent et que, par conséquent, cela pourrait encore être le cas de nos jours. Mars aurait pu être habitable sur presque toute son histoire puisque l'eau est le premier ingrédient nécessaire à l'émergence de la vie.

La présence d'eau liquide sur Mars est avérée par de nombreuses observations telles que la présence de minéraux hydratés et d'anciens systèmes de vallées et de chenaux, malgré des conditions de pression et température de surface largement défavorables. Cependant, l'activité hydrologique de la Planète rouge est supposée être restreinte au premier milliard et demi d'années de son évolution, donc jusqu'à il y a environ 3 milliards d'années. Mars aurait ensuite connu un épisode de changement climatique global, menant aux conditions froides et arides qu'on lui connait actuellement. Afin de mieux comprendre l'évolution de sa surface et de son habitabilité -- qui est l'une des principales questions des programmes d'exploration spatiale actuels --, il est essentiel de documenter l'histoire de l'eau sur Mars.

Image MEB par électrons rétrodiffusés d’un zircon terrestre ayant subi de l’altération semblable à celle ayant affecté les zircons martiens de Black Beauty. Les zones altérées se présentent sous forme de veines ou de tâches gris sombre alors que les zones non altérées sont de teinte gris clair. Une zonation concentrique primaire (magmatique) se devine dans certaines zones claires, et est marquée par des bandes de croissance qui présentent des fractures disposées de façon radiale. © CNRS

Une altération aqueuse de basse température dans le zircon de météorites martiennes

De récents travaux ont mis en évidence le fait que des cristaux de zircon (ZrSiO4) dans des météorites martiennes avaient été altérés par l'eau et que cette altération datait de 1,5 à 1,7 milliard d'années. Le zircon est un minéral extrêmement robuste à la plupart des processus géologiques. Sa formation peut être précisément datée grâce au système isotopique U-Pb et représente donc une archive temporelle très fiable. Cependant les isotopes radioactifs (U et Th) qu'il contient sont aussi son talon d'Achille puisqu'ils endommagent son réseau cristallin.

Ce dernier peut dans certains cas se régénérer, mais dans d'autres cas se détériorer jusqu'à rendre le zircon poreux aux fluides, ce que l'on peut déduire en examinant sa texture interne à l'aide de microscope électronique à balayage (image ci-dessous). C'est précisément ce qui est arrivé à certains cristaux de zircon hadéens de Jack Hills (Australie). Dans ces cristaux, le rapport Th/U mesuré est bien supérieur à celui intégré dans le temps, c'est-à-dire déduit des isotopes du Pb (206Pb et 208Pb) qui sont les produits de désintégration de l'U et du Th. Le découplage visible dans certains zircons de Jack Hills (Th/U mesuré > Th/U intégré) ne peut pas être provoqué par des processus connus autres que de l'altération aqueuse de basse température. Les deux chercheurs du Laboratoire magmas et volcans (LMV, Université Clermont-Auvergne, CNRS, IRD / Université Jean Monnet) et du Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques (CRPG, Université de Lorraine, CNRS) ont donc utilisé ces différences comme traceur d'altération aqueuse hors de la Terre.

Les données publiées sur des zircons lunaires n'indiquent aucune trace d'altération aqueuse de basse température. Cependant, les résultats pour des zircons martiens issus de météorites Black Beauty (NWA 7533 et 7034) montrent qu'une partie des données disponibles présente le même découplage des rapports Th/U mesurés et intégrés que les zircons terrestres de Jack Hills.

Vue en perspective d'une ancienne vallée fluviale observée par Mars Express dans l'hémisphère sud de Mars. © ESA, DLR, FU Berlin, CC by-sa 3.0 IGO

Mars aurait de l’eau liquide disponible durant toute son histoire

Ce résultat suggère donc qu'une altération par des fluides aqueux de basse température s'est produite sur Mars. La modélisation de l'évolution des systèmes U-Th-Pb dans le zircon a permis aux chercheurs de montrer qu'un épisode d'altération avait effectivement eu lieu entre 1,7 et 1,5 milliard d'années mais que les forts découplages entre rapports Th/U mesurés et intégrés dans le temps étaient liés à un épisode d'altération beaucoup plus récent, estimé (grâce au modèle) entre 227 et 56 millions d'années. Cet épisode intervient donc à l'Amazonien tardif qui est une période généralement considérée comme froide et sèche pour Mars.

Ces résultats, publiés dans Nature Communications, sont très importants car ils démontrent que, dans un passé proche, Mars avait encore de l'eau liquide disponible à sa surface ou sub-surface et ceci pendant suffisamment longtemps et en quantité suffisante pour altérer des minéraux tels que les zircons. L'origine de cette eau reste encore floue mais elle aurait pu être libérée par la fonte locale de la cryosphère martienne sous l'effet d'un impact météoritique ou d'une activité magmatique récente.

La découverte d'eau liquide dans un passé proche de Mars implique que cette planète a pu avoir une hydrosphère durant quasiment toute son histoire, même localement, et que c'est peut-être encore le cas de nos jours. L'eau liquide étant liée à la vie terrestre, les conclusions de cet article permettent de supposer que Mars a peut-être possédé le premier ingrédient nécessaire à l'émergence de la vie durant toute son histoire.

Pour en savoir plus

De l'eau liquide aurait coulé sur Mars il y a quelques années !

Article de Jean Etienne publié le 7 décembre 2006

Les récentes modifications d'aspect de plusieurs ravines parcourant les remparts de certains cratères suggèrent que de l'eau liquide s'est écoulée à la surface de Mars il y a très peu de temps.

Durant plusieurs années, la sonde américaine Mars Global Surveyor (malheureusement perdue depuis environ un mois), a retransmis des images détaillées de la surface de la Planète rouge, montrant entre autres des ravines qui semblaient avoir été creusées par un élément liquide. Néanmoins, rien n'était moins sûr et nombre de scientifiques en attribuaient la formation à un processus géologique, tout au plus à des écoulements de sable. Cependant aujourd'hui, en comparant les photographies en haute résolution prises de mêmes endroits et dans des conditions identiques, ils ne peuvent que se rendre à l'évidence: en plusieurs endroits, des modifications sont apparues en un laps de temps très court, suggérant un écoulement d'eau.

Le plancher et les parois d'une ravine au nord-ouest d'un cratère dans Terra Sirenium se sont profondément modifiés entre décembre 2001 et avril 2005, avec l'apparition d'un dépôt plus clair sur cette image (haut). La même modification apparaît dans un cratère de la région de Centauri Montes (bas). Crédit NASA

" Nous nous sommes longtemps préoccupés de la présence ancienne d'eau sur Mars ", déclare le chercheur Kenneth Edgett, " mais aujourd'hui nous parlons bien de l'eau qui est présente en ce moment même en surface de la Planète rouge ". Edgett et ses collègues se sont basés sur les images de Mars Global Surveyor (MGS) afin de revisiter des régions susceptibles d'avoir été le théâtre d'une manifestation aqueuse. Et leurs recherches se sont avérées fructueuses, puisque deux ravines, dont des vues avaient été prises en 1999 et 2001, puis à nouveau en 2004 et 2005, présentent une nette évolution qui semble avoir été provoquée par un écoulement en surface.

Dans les deux endroits, chacun situé sur le rempart interne d'un cratère, des dépôts brillants sont apparus durant cette brève période, peut-être causés par un dépôt de sel, de boue ou de givre.

Philip Christensen, chercheur à l'université d'état de l'Arizona, suggère d'effectuer des analyses spectrales détaillées afin de confirmer l'évidence photographique de l'eau liquide ou de ses dépôts, tout en s'enthousiasmant que le système d'imagerie thermique (Thermal Emission Imaging System - THEMIS) à bord de la sonde Mars Odyssey actuellement en orbite martienne, et dont il est le principal directeur, puisse effectuer ces mesures.

" Je pense que nous nous trouvons bien face à un écoulement d'eau liquide, mais quelle qu'en soit la source, nappe aquifère à fleur de terre, fonte de glace ou de neige, cela importe peu, le fait qu'il s'agisse bien d'eau est essentiel ", ajoute Philip Christensen.

L'eau martienne

L'évidence de la présence d'eau dans le passé de Mars a été révélée en 2004 par le robot Opportunity, et ne cesse depuis d'être confirmée. Les scientifiques ont longtemps associé la recherche de l'eau liquide sur la planète rouge à la possibilité de la vie, puisque les deux sont étroitement liés ici sur Terre. L'existence d'eau liquide en surface ou à faible profondeur peut également servir de source potentielle d'approvisionnement à de futurs explorateurs martiens.

Mais la preuve que les modifications d'aspect des ravines martiennes ont bien été engendrées par de l'eau liquide risque de ne pas être sans conséquence sur la suite du programme d'exploration, en soulevant le problème de la contamination. En effet, un apport accidentel de micro-organismes terrestres en un endroit rendu propice au développement de la vie risquerait de ruiner définitivement toute recherche ultérieure ayant trait à une possible biologie martienne.

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