Mars a possédé de l’eau liquide à sa surface, c’est un fait désormais indiscutable. Cela implique un climat relativement chaud, qui reste difficile à expliquer à l’heure actuelle. Une nouvelle étude pourrait cependant avoir reproduit le scénario permettant de telles conditions environnementales, favorables au développement de la vie.


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    Il est avéré aujourd'hui que Mars a, dans un lointain passé, abrité des lacs, rivières et peut-être un océan d'eau liquide. Si les indices sont formels, cet épisode humide de l'histoire de Mars n'en reste pas moins difficile à expliquer à partir de nos connaissances actuelles. Car il faut se souvenir que la planète est située bien plus loin du Soleil que la Terre, et qu'il y a 4 milliards d'années, lorsque l'eau liquide était présente à sa surface, la puissance du jeune Soleil était également bien inférieure à ce qu'elle est aujourd'hui. L'un dans l'autre, l'énergie solaire reçue alors par Mars à cette époque semble avoir été insuffisante pour, à elle seule, permettre le maintien d'une température de surface positive.

    Le climat martien n'a certainement jamais été très chaud, mais il a dû l'être suffisamment pour permettre le maintien d'eau liquide en surface. © Oleksandr, Adobe Stock
    Le climat martien n'a certainement jamais été très chaud, mais il a dû l'être suffisamment pour permettre le maintien d'eau liquide en surface. © Oleksandr, Adobe Stock

    Atmosphère martienne : quelle composition pour permettre la présence d’eau liquide ?

    Pour maintenir de l'eau liquide à sa surface, Mars aurait donc dû posséder une atmosphère suffisamment riche en gaz à effet de serre. Une atmosphèreatmosphère riche en CO2 et en H2 pourrait ainsi avoir contribué au maintien d'un climatclimat chaud. Une hypothèse qui pose cependant problème à cause de la quantité de H2 disponible. Il n'est en effet pas clairement établi que celle-ci ait été suffisante. L'hydrogène étant un élément léger, son temps de résidence dans l'atmosphère est en effet relativement court, ce qui aurait nécessité un apport régulier important.

    Une équipe de chercheurs a donc effectué des simulations de la composition chimique de l'atmosphère de Mars au début de son existence, en se basant sur des modèles climatiquesmodèles climatiques et photochimiques. L'objectif étant d'observer comment l'atmosphère aurait réagi aux interactions eau-roche et aux variations climatiques.

    Il faut rappeler que la composition atmosphérique est fortement influencée par les réactions d’altération qui se jouent en surface de la croûtecroûte. Ces réactions peuvent en effet capter certains composants de l'atmosphère (comme le CO2), et en émettre d'autres (comme le H2). Ces réactions influencent donc le climat, qui lui-même va influencer les réactions d'altération et donc la composition atmosphérique. C'est un cycle complexe qui, sur Terre, est responsable des grandes fluctuations climatiques que l'on observe dans l'histoire de notre Planète (le réchauffement actuel mis à part). En interagissant avec la tectonique des plaquestectonique des plaques, ce cycle participe également à maintenir, sur le très long terme, des conditions d'habitabilité favorables.

    Des fluctuations climatiques en lien avec des fluctuations atmosphériques

    Les résultats de ces simulations, publiés dans la revue Nature Geoscience, révèlent qu'entre 4 et 3 milliards d'années, Mars aurait connu une période de fluctuations climatiques de 40 millions d'années, marquée par une alternance de périodes chaudes et froides. Chacun de ces épisodes chauds aurait duré environ 100 000 ans, et serait lié à une accumulation transitoire d'hydrogène dans l'atmosphère. Cet hydrogène aurait eu comme source les réactions d'hydratation et d'oxydationoxydation des roches de la croûte. De plus, un climat chaud permet un recyclagerecyclage efficace du CO atmosphérique (formé par la désintégration du CO2 sous l'action des radiations solaires) en CO2. L'effet de serreeffet de serre aurait ainsi été assuré par une forte teneur en CO2 et H2.

    Schéma présentant les réactions chimiques impliquant les éléments H, C, et O sur Mars durant les périodes chaudes et froides, de même que les processus de stockage dans les roches et l'échappement dans l'espace. © Adams et <em>al.</em> 2025, <em>Nature Geoscience</em>
    Schéma présentant les réactions chimiques impliquant les éléments H, C, et O sur Mars durant les périodes chaudes et froides, de même que les processus de stockage dans les roches et l'échappement dans l'espace. © Adams et al. 2025, Nature Geoscience

    Ces périodes chaudes auraient été entrecoupées de périodes froides, liées à une modification des paramètres orbitaux de la planète, ou à une baisse de la quantité de CO2 dans l'atmosphère (réduction de l'effet de serre) résultant de l'oxydation des roches. Or, sous un climat froid, le CO atmosphérique est moins facilement recyclé en CO2. Lors de ces périodes, l'atmosphère martienne aurait donc été dominée par le CO. Les scientifiques observent ainsi une importante fluctuation de l'état rédoxrédox de l'atmosphère martienne au cours du NoachienNoachien et de l'Hespérien.

    Des résultats qui attendent d'être confrontés à l'analyse des roches martiennes échantillonnées par Perseverance. Si les périodes chaudes semblent avoir présenté les conditions nécessaires au développement d'une vie martienne, cette alternance rapide avec des périodes froides marquées par des conditions réductrices aurait cependant pu mettre au défi la persistance de cette vie sur le long terme.