Extrait du magnifique panorama à 360° nommé « Van Zyl Overlook » capturé par Perseverance entre le 15 et le 26 avril 2021. Il est composé de 992 photos individuelles prises par l'œil droit de la Mastcam-Z. © Nasa, JPL-Caltech, ASU, MSSS
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C'est confirmé ! Perseverance se trouve bien dans un ancien lac

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[EN VIDÉO] Perseverance : découvrez l'instrument SuperCam, ses yeux et ses oreilles  Présentation de l'instrument SuperCam qui équipe le rover Perseverance de la Nasa. Plus de 300 personnes en France ont été impliquées dans son développement et sa fabrication. SuperCam réalisera des tirs lasers dont l'objectif est d'analyser la composition chimique des roches et de détecter la présence éventuelle de molécules organiques. 

Depuis son arrivée en février dernier, le rover Perseverance continue son travail d'investigation sur le sol martien. Le but de ses recherches : comprendre l'évolution géologique et climatique de la Planète rouge et, peut-être, trouver des traces de vie. Et les premiers résultats issus des données du rover sont spectaculaires : le cratère Jezero où a atterri Perseverance porte les traces sédimentaires d'un ancien delta. Il y a 3,6 milliards d'années, un lac, alimenté par une rivière, occupait donc toute l'étendue du cratère.

Le site d'atterrissage du rover Perseverance n'a pas été choisi au hasard. La morphologie du site, vue sur les images satellites, avait attiré l'œil des géologues, avec notamment la présence de deux vallées incisant les bords du cratère martien, laissant supposer qu'un système fluviatile aurait alimenté un ancien lac niché au cœur du cratère Jezero.

Perseverance a atterri en plein milieu d’un ancien lac

Mais rien n'était certain. Au cours des derniers mois, le rover a ainsi étudié à distance plusieurs formations géologiques, notamment grâce à l'instrument Supercam développé par des équipes franco-américaines. Cette caméra est en effet capable d'observer des détails de moins de 10 centimètres à une distance de plus de deux kilomètres. Un premier stade d'observation essentiel afin de définir les futurs sites d'investigation. Et les images obtenues grâce à Supercam sont plutôt époustouflantes : elles ont permis l'observation de strates sédimentaires dont l'architecture est très semblable aux dépôts deltaïques que l'on trouve sur Terre.

Carte du cratère Jezero avec l’étendue du lac qu’il a abrité il y a 3,6 milliards d’années. L’étoile représente la localisation de Perseverance, à proximité des dépôts deltaïques (Kodiak) © Nasa/JPL-Caltech/MSSS/LPG/Science

« La similarité de l'architecture des dépôts de ce delta martien avec les deltas terrestres est tout à fait marquante », souligne Nicolas Mangold, géologue au Laboratoire de planétologie et géodynamique (Université de Nantes), qui a dirigé l'étude sur les premières données de Perseverance. Ces résultats, qui paraissent dans la revue Science, révèlent ainsi qu'il y a 3,6 milliards d'années, toute la superficie du cratère Jezero (soit 35 kilomètres de diamètre) était recouverte par un lac profond de plusieurs dizaines de mètres.

Les traces d’un ancien delta

Les dépôts sédimentaires observés dans le cratère Jezero sont en effet typiques de ce que l'on observe sur Terre au niveau de l'embouchure des fleuves ou des rivières.

Les systèmes fluviatiles charrient des quantités importantes de sédiments issus de l'érosion des roches. Lorsqu'ils se jettent dans un lac ou dans une mer, ces sédiments en suspension vont se déposer au niveau de l'embouchure, sous l'effet de la chute brutale de l'énergie du courant. Vont alors se former des lobes de sédiments, déposés en strates et recoupés par des chenaux. L'ensemble forme ce que l'on appelle un delta.

Delta du Gange, le plus grand au monde. Les sédiments déposés dans l’océan à l’embouchure du fleuve sont bien visibles. © Nasa, Wikimedia Commons, domaine public

Les dépôts deltaïques sont caractérisés par des strates obliques (foresets), témoignant de la progradation du delta (l'apport sédimentaire constant mène à la construction du delta, qui progresse vers l'avant), surmontées par des strates horizontales (topsets) qui marquent l'interface entre l'eau et l'air.

Architecture des dépôts sédimentaires, typiques d’un delta. © Nasa/JPL-Caltech/LANL/Cnes/CNRS/Irap/LPG/Science

L'épaisseur sédimentaire des dépôts deltaïques est très variable et dépend de nombreux paramètres (énergie des environnements fluviatile et marin, quantité de sédiments apportés, variations du niveau de l'eau...). À titre d'exemple, sur Terre, le delta du Pô est capable de progresser de 70 mètres par an et celui du Mississippi comprend une épaisseur de 11.000 mètres de sédiments.

Sur Mars, les séries sédimentaires du delta dans le cratère Jezero sont épaisses de 60 mètres environ. « Mais cela ne nous donne pas vraiment d'indication sur la durée d'existence de ce lac », explique Nicolas Mangold. Pour ce qui est d'une potentielle datation des roches, il faudra donc attendre le retour des échantillons sur Terre, vers 2030. « On pense que le lac aurait existé il y a 3,6 milliards d'années environ, mais on n'en saura peut-être pas plus, tout dépendra de la chance qu'on aura au niveau de l'échantillonnage. » Douze sites d’échantillonnage sont ainsi prévus au cours des prochains mois.

« L'étude précise des dépôts sédimentaires du delta qui devraient par contre nous permettre d'avoir une idée des débits de la rivière ayant alimenté le lac », permettant ainsi de contraindre l'environnement de dépôt de ces sédiments.

La fin de l’activité du delta marquée par un événement hydrologique majeur

Les chercheurs s'intéressent d'ailleurs tout particulièrement aux couches les plus récentes, situées au toit de la formation géologique et caractérisées par la présence de gros blocs rocheux. « Ces blocs ont dû être transportés par des courants très forts, témoignant d'un événement hydrologique particulièrement violent, marquant la fin de l'activité du delta. » Cet événement hydrologique pourrait notamment être associé à un changement climatique, mais cette hypothèse reste à confirmer par des analyses plus précises, et notamment par la comparaison avec d'autres sites martiens. « Maintenant que nous avons les données de terrain corrélées à l'imagerie satellitaire, il nous sera possible d'observer d'autres sites sur Mars et de faire des analogies. » Le but est de déterminer si cet événement catastrophique a été purement local ou, au contraire, global.

Image du delta prise par Supercam. © Nasa/JPL-Caltech/LANL/Cnes/CNRS/Irap/LPG/Science

Des sédiments favorables à la préservation de la matière organique… s’il y en a eu !

Lorsque Perseverance sera sur place pour étudier les sédiments du delta en détail, les chercheurs seront également très attentifs à la présence ou non de traces de vie ancienne, qui représente l’un des objectifs principaux de la mission Perseverance. « Nous allons regarder tout particulièrement les dépôts fins et argileux, qui sont plus favorables à la préservation de la matière organique. » Perseverance nous réserve donc encore certainement de bien belles découvertes.

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