Ce réseau de fissures dans la roche martienne appelée Old Soaker pourrait s’être formé suite au séchage d’une couche de boue il y a 3 milliards d’années. © Nasa, JPL-Caltech, MSSS

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Sur Mars, Curiosity découvre les traces des dernières étendues d’eau

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Les astronomes continuent d'étudier les roches sédimentaires martiennes trouvées par Curiosity au fond du cratère Gale et sur les flancs d'Aeolis Mons. Leurs résultats suggèrent que le cratère abritait autrefois des lacs salés qui ont peu à peu disparu avec l'assèchement de la planète il y a environ 3,5 milliards d'années.

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. 

Le cratère Gale est l'un des nombreux cratères d'impact qui jonchent le sol de la planète Mars. Il a ceci de particulier que l'on trouve en son centre, une montagne de plus de 5.000 mètres de haut baptisée Aeolis Mons -- également connue sous le nom de Mont Sharp. Autre particularité : il a été choisi comme site d'atterrissage pour le rover Curiosity.

Le cratère Gale conserve les traces de l’évolution de Mars

« Nous avons choisi le cratère Gale, car il conserve une trace unique de l'évolution de Mars », explique William Rapin, chercheur au California Institute of Technology (États-Unis). Ici, les sédiments ont d'abord rempli, couche par couche, le fond du cratère. Une fois les sédiments durcis, le vent a sculpté les roches superposées pour former Aeolis Mons, chaque couche des pentes de la montagne renfermant des indices d'une époque différente de l'histoire de la planète rouge.

Avec son équipe, William Rapin décrit aujourd'hui les lieux comme un paysage anciennement constitué d'étangs alimentés par des ruisseaux descendant des bords du cratère. Des étangs qui, au cours des millions d'années passées, se sont probablement plusieurs fois taris. Jusqu'à demeurer définitivement secs. Une description qu'il tient de l'analyse de roches enrichies en sels minéraux découvertes par Curiosity comme preuve de l'existence, ici, par le passé, d'étangs d'eaux saumâtres.

Les chercheurs imaginent les étangs du cratère Gale ressemblant aux lacs de l’Altiplano, en Amérique du Sud. Des lacs fortement influencés par le climat. Sur cette animation, les étangs et les ruisseaux salés qui, selon les scientifiques, ont disparu alors que le cratère Gale s’est asséché avec le temps. Au bas de l’image, le fond du cratère, au sommet, le côté du Mont Sharp. © Michael Northrop, ASU Knoledge Enterprise Development

Des signes de l’assèchement de Mars

Car, lorsqu'un lac s'assèche complètement, il laisse derrière lui des piles de cristaux de sel pur. Mais, du côté de Sutton Island -- une région explorée par Curiosity en 2017 -- les sels minéraux sont mélangés à des sédiments. De quoi suggérer qu'ils se sont cristallisés dans un environnement humide.

« Mais, à mesure que Curiosity gravit les pentes de Mont Sharp, la tendance générale est à un paysage plus sec », raconte Ashwin Vasavada, chercheur au Jet Propulsion Laboratory de la Nasa. Jusqu'alors, le rover avait surtout rencontré des couches de sédiments plates. Actuellement, il traverse une zone de couches inclinées par le vent ou par de l'eau qui s'est écoulée dans le passé. Des structures de type Teal Ridge que Curiosity a exploré l'été dernier.

« Ces structures marquent un changement majeur d’environnement. Le moment à partir duquel le paysage n'est plus complètement sous l'eau », explique Chris Fredo, spécialiste de l'étude des roches sédimentaires à l'université du Tennessee (États-Unis). Et même si les astronomes ignorent encore si cette zone argileuse a été façonnée par le vent ou par l'eau, se basant sur une région sulfatée plus en avant, ils sont désormais en mesure d'affirmer que « ce qui nous attend sera différent de ce que nous avons vu jusqu'à présent. »

  • Dans son périple au cœur du cratère Gale, le rover Curiosity découvre des indices du passé de Mars.
  • D’abord des roches enrichies en sels minéraux qui montrent que de l’eau a coulé là il y a plusieurs milliards d’années.
  • Puis des sédiments qui semblent marquer un changement majeur d’environnement.
  • Comme les traces des dernières étendues d’eau sur la planète rouge.
Pour en savoir plus

Sur Mars, un lac aurait bien existé dans le cratère Gale

Il y avait peut-être des océans sur Mars, il y a un peu moins de 4 milliards d'années, cela est sujet à discussion. En tout cas, il y avait au moins des lacs et des rivières, notamment dans le cratère Gale. Une équipe de chercheurs ayant analysé les observations des premières couches sédimentaires à la base du mont Sharp réalisées par le rover Curiosity, confirme qu'il y avait une étendue d'eau liquide à cet endroit, entretenue bon an mal an, durant plusieurs centaines de millions d'années.

Article de Xavier Demeersman paru le 12/10/2015

La planète Mars a probablement, un jour, porté de l'eau liquide. Ce fut notamment le cas dans le cratère Gale qui devait contenir un lac. © Nasa, Esa, The Hubble Heritage Team (STScI/AURA), Wikimedia Commons, DP

Mars n'a pas toujours été une planète rouge, aride et désolée. Les différentes missions (orbitales et terrestres) qui ont commencé à fouiller sa surface et à interroger son passé depuis la fin du XXe siècle ont apporté de multiples témoignages d'une présence d'eau à l’état liquide voici plusieurs milliards d'années. Cette planète voisine, deux fois plus petite que la nôtre, a en effet gardé des traces d'eau, enregistrées dans certaines roches qui affleurent, ou en a conservé une partie dans son sous-sol et aux pôles.

Pour les uns, Mars, forte d'une atmosphère beaucoup plus dense et épaisse qu'aujourd'hui, aurait été recouverte en majeure partie de grands océans et de lacs alimentés par des rivières. C'était alors Mars la bleue : un monde encore jeune qui devait beaucoup ressembler à la Terre, du même âge. Pour d'autres, l'atmosphère s’est vite évadée dans l'espace, ce qui eut pour conséquence d'installer un climat plus rude que ce que l'on veut bien imaginer, avec des chutes de neige, des pluies verglaçantes, de timides ruisseaux au lieu d'océans... La réalité fut peut-être encore différente, alternant des périodes douces avec des périodes plus froides... Quoi qu'il en soit, c'était quand même une planète humide et l'annonce récente de l'existence, encore actuellement, d'écoulements, certes très salés, dans certaines conditions, suggère que la présence d'eau liquide en surface est toujours possible...

Bien avant que n’existe le mont Sharp, des rivières remplissaient le cratère Gale (155 km). Cette reconstitution s’appuie sur les données de Mars Express et de Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). © Nasa, JPL-Caltech, Esa, DLR, FU Berlin, MSSS

Les couches sédimentaires à l’origine du mont Sharp

Arrivé il y a trois ans dans le vaste cratère Gale (155 km) -- un site choisi notamment pour ses caractéristiques géologiques sur la base des données spectrales recueillies par la sonde Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) --, Curiosity qui enquête sur l'habitabilité de cette région, a apporté plusieurs fois les preuves observationnelles et physico-chimiques, après forages, qu'il se promène bien dans un ancien lac alimenté par des ruisseaux. Ceux-ci descendaient des remparts (et au-delà) qui bordent le bassin d'impact.

Après avoir visité durant deux ans les anciens rivages d'un lac, longé le lit de rivières asséchées, exploré ce qui ressemble à des plaines alluvionnaires, le rover a commencé à gravir, il y a un an, les premiers contreforts du mont Sharp, culminant à 5,5 km au centre du cratère.

Le site de Kimberley, sur Mars, au pied du mont Sharp, photographié par Curiosity lors de son 580e jour sur Mars. © Nasa, JPL-Caltech, MSSS

Cette montagne intrigue beaucoup les planétologues. Il ne s'agit pas d'un rebond créé après la chute de la météorite, mais d'un empilement de couches sédimentaires. Pendant longtemps, il fut supposé qu'elle s'était échafaudée par dépôts éoliens de poussières et de sables or, les récentes enquêtes de MSL (Mars Science Laboratory) permettent d'affirmer que toute sa base est l'œuvre de dépôts lacustres. Pour les scientifiques, il est devenu très clair que la région était plus ou moins remplie d'eau liquide, à des périodes variées.

« Les observations du rover suggèrent qu'une série de cours d'eau et de lacs existaient à long terme, à un moment donné, il y a entre environ 3,8 et 3,3 milliards d'années, apportant des sédiments qui construisirent lentement les couches inférieures du mont Sharp », a déclaré Ashwin Vasavada, chercheur de la mission au JPL, interrogée par la Nasa pour son communiqué.

Le site de Hidden Valley photographié sur le chemin de Curiosity vers le mont Sharp, lors de son 703e jour sur Mars. La variété des mudstones témoigne de l’existence d’un lac dans cette région. © Nasa, JPL-Caltech, MSSS

La présence du lac trahit par les mudstones

Dans une étude publiée dans Science le 9 octobre 2015, l'équipe de chercheurs emmenée par John Grotzinger, ancien membre de MSL à la California Institute of Technology, a confirmé la présence d'un lac. Cela a duré au minimum 500 millions d'années, selon eux. Pour parvenir à cette conclusion, les auteurs expliquent : « Durant la traversée de Gale, nous avons remarqué des motifs géologiques là où nous avions vu les preuves d'une ancienne rivière à écoulement rapide avec du gravier grossier, de même aux endroits où les ruisseaux semblent s'être vidés dans des plans d'eaux stagnantes. Cela prédisait que nous devions commencer à voir des dépôts de grains plus fins à proximité du mont Sharp. Maintenant que nous y sommes, nous voyons finalement des mudstones finement stratifiés en abondance qui ressemblent à des dépôts lacustres ».

Ces mudstones qui ont érigé la base de cette montagne attestent d'une eau stagnante sur de longues périodes, vraisemblablement des centaines de millions d'années. « Nous voyons des preuves de remplissage sédimentaire d'environ 75 m, a indiqué l'auteur principal de ces recherches [...] et il semble que les sédiments transportés par l'eau s'accumulent sur au moins 150 à 200 m au-dessus du plancher du cratère. »

Cela pourrait aller jusqu'à plus de 800 m. Au-delà, les chercheurs expliquent qu'il n'y a plus d'indications de dépôts d'origine lacustre. C'est le vent qui en a poursuivi l'édification. Des conditions qui suggèrent un climat plus sec, succédant à une relative humidité dans cette région...

Une histoire plus complexe qu’escompté

« Notre défi est de comprendre comment cette Mars plus clémente a pu être possible et ce qui est arrivé à cette Mars humide souligne Michael Meyer, directeur scientifique du programme d'exploration martienne au siège de la Nasa, à Washington. Ce que nous pensions savoir sur l'eau sur Mars est constamment mis à l'épreuve. »

« Nous avons tendance à penser que Mars était simple, prévient John Grotzinger, et nous avons aussi pensé autrefois que la Terre était simple. Mais, plus on y regarde, plus on se pose de questions alors que l'on commence à comprendre la réelle complexité de ce que nous voyons sur Mars. C'est le bon moment pour réévaluer toutes nos hypothèses. Il y a quelque chose qui manque quelque part. »

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