Mars : la présence d’un ancien lac confirmée par Curiosity

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

Il y avait peut-être des océans sur Mars, il y a un peu moins 4 milliards d’années, cela est sujet à discussion. En tout cas, il y avait au moins des lacs et des rivières. Une équipe de chercheurs qui a 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.

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 enregistrées dans certaines roches qui affleurent ou conservé une partie dans son sous-sol et aux pôles.

Pour les uns, forte d’une atmosphère beaucoup plus dense et épaisse qu’aujourd’hui, de grands océans et des lacs alimentés par des rivières l’a recouvrait en grande partie. C’était alors Mars la bleue : un monde encore jeune qui devait beaucoup ressembler 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 qu’on veuille bien l’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 qu’il existe encore, actuellement, des écoulements, certes salés, dans certaines conditions, suggère que l’eau liquide en surface est toujours possible…

Les couches sédimentaires à l’origine du mont Sharp

Arrivé il y a trois ans dans le vaste cratère Gale (155 km) — un site qui fut choisi notamment pour ses caractéristiques géologiques sur la base des données spectrales recueillies par 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 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.

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’est 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.

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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 — Crédit photo : Nasa, JPL-Caltech, MSSS

« 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.

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 arriver 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 vidé 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 lacustres. C’est le vent qui en a poursuivi l’édification. Des conditions qui suggèrent un climat plus sec, succédant une relative humidité dans cette région…

Illustration du cratère Gale rempli d'eau -- Crédit : KEVIN M. GILL, FLICKR
Illustration du cratère Gale rempli d’eau ; Mars ressemblait à la Terre à certaines périodes — Crédit : KEVIN M. GILL, FLICKR

Une histoire plus complexe qu’escomptée

« 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 il y a de questions qui se posent quand on commence à comprendre la réelle complexité de ce 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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