Une étude récente de Mars Express de l'ESA et du Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) de la NASA fournit de nouvelles preuves d'une jeune Mars chaude qui a hébergé de l'eau sur une échelle de temps géologiquement longue, plutôt que dans de courts sursauts épisodiques - quelque chose qui a des conséquences importantes pour l'habitabilité et la possibilité d'une vie passée sur la planète.

Bien que l'on sache que l'eau a déjà coulé sur Mars, la nature et la chronologie de comment et quand cela a été fait est une question ouverte majeure au sein de la science planétaire.

Les résultats font suite à une analyse d'une région de terrain relativement lisse, appelées plaines inter-cratères, juste au nord du bassin Hellas. Avec un diamètre de 2300 km, le bassin Hellas est l'un des plus grands cratères d'impact identifiés à la fois sur Mars et dans le système solaire, et on pense qu'il s'est formé il y a environ 4 milliards d'années.

"Ces plaines sur le bord nord de Hellas sont généralement interprétées comme étant volcaniques, comme nous le voyons avec des surfaces similaires sur la Lune, " a déclaré Francesco Salese de l'IRSPS, Université "Gabriele D'Annunzio", Italie, et auteur principal du nouveau document. "Toutefois, notre travail indique le contraire. Au lieu, nous avons trouvé épais, de vastes étendues de roches sédimentaires."

Les roches sédimentaires et volcaniques (ignées) se forment de différentes manières - volcaniques, comme le nom le suggère, a besoin d'un volcanisme actif entraîné par l'activité interne d'une planète, tandis que la roche sédimentaire nécessite généralement de l'eau. La roche ignée est créée lorsque les dépôts volcaniques de roche en fusion se refroidissent et se solidifient, tandis que les sédiments s'accumulent à mesure que de nouveaux dépôts de sédiments forment des couches qui se compactent et se durcissent sur des échelles de temps géologiquement longues.

"Pour créer le genre de plaines sédimentaires que nous avons trouvées à Hellas, nous pensons qu'un environnement généralement aqueux était présent dans la région il y a environ 3,8 milliards d'années, " a déclaré Salese. " Il est important de noter que cela a dû durer longtemps, de l'ordre de centaines de millions d'années."

Une adolescence volatile ?

Il existe quelques modèles clés pour le début de Mars - les deux impliquent la présence d'eau liquide, mais de manières très différentes.

Certaines études suggèrent que les premiers jours de Mars (la période noachienne, il y a plus de 3,7 milliards d'années) avait un climat constamment chaud, qui a permis à de vastes bassins et cours d'eau d'exister à la surface de la planète. Ce monde aqueux a ensuite perdu à la fois son champ magnétique et son atmosphère et s'est refroidi, se transformant en sec, monde aride que nous voyons aujourd'hui.

Alternativement, plutôt que d'abriter un climat chaud et une surface chargée d'eau pendant des éons, Mars peut au contraire n'avoir connu que de courtes, des sursauts périodiques de chaleur et d'humidité qui ont duré moins de 10 000 ans chacun, facilité par un cycle de pulvérisation de volcanisme qui a augmenté et s'est affaissé par intermittence au fil des ans.

Les deux scénarios pourraient former certaines des chimies dépendantes de l'eau et des morphologies rocheuses que nous voyons à la surface de Mars, et ont des conséquences importantes pour Mars à la fois au sens géologique - comment la planète s'est formée et a évolué, si son passé a quelque chose en commun avec celui de la Terre, et la composition et la structure de sa surface – et en termes d'habitabilité potentielle.

« Comprendre si Mars a eu un climat plus chaud et plus humide pendant une longue période est une question clé dans notre recherche de la vie passée sur la planète rouge, " a déclaré le co-auteur Nicolas Mangold du CNRS-INSU, Université de Nantes, La France.

"Si nous pouvons comprendre comment le climat martien a évolué, nous comprendrons mieux si la vie aurait pu s'épanouir un jour, et où le chercher si c'est le cas. On peut aussi en apprendre beaucoup sur les planètes rocheuses en général, ce qui est particulièrement excitant en cette ère de science des exoplanètes, et sur notre propre planète - les mêmes processus que nous pensons avoir été importants sur un jeune Mars, tels que les processus sédimentaires, volcanisme, et impacts, ont également été cruciales sur Terre. »

De la formation à l'érosion

Salese et ses collègues ont utilisé les données d'imagerie et de spectro-imagerie de Mars Express et MRO pour créer une carte géologique détaillée de la zone autour du nord de Hellas, en profitant de ce qu'on appelle les "fenêtres d'érosion" - des formations géologiques qui agissent comme des "trous de forage" naturels dans les plaines, révélant des matériaux plus profonds (les exemples incluent les cratères d'impact, attrape, et affleurements).

Ces données ont montré que les plaines étaient composées d'une bande plate de plus de 500 mètres d'épaisseur, en couches, roche de couleur claire. La roche présentait plusieurs caractéristiques typiques des dépôts sédimentaires :caissons, qui est un type de structure minérale en forme de boîte formée par l'érosion ; litière croisée, identifiés comme des couches de roche se recoupant à différentes inclinaisons et inclinaisons ; et stratification planaire, qui se manifeste comme distinct, couches de roche presque horizontales qui s'alignent les unes sur les autres. Ceux-ci étaient en plus de grandes quantités d'argiles connues sous le nom de smectites.

Les argiles sont des produits chimiques passionnants, car ils indiquent qu'un environnement humide et donc potentiellement habitable existait autrefois à cet endroit. Les argiles peuvent également piéger la matière organique et potentiellement préserver des signes de vie.

"Ces caractéristiques suggèrent que la roche ne s'est pas formée à partir de dépôts de coulée de lave mais plutôt à partir de processus sédimentaires, ce qui implique que la région a connu des conditions chaudes et humides pendant une période relativement longue, " a déclaré Salese. "Lorsque la roche en couches a été déposée - pendant la période noachienne, il y a environ 3,8 milliards d'années - son environnement doit avoir été trempé dans l'eau, avec une circulation liquide intense. Nous pensons qu'il s'est probablement formé dans un environnement de lac (lacustre) ou de ruisseau (alluvial), ou une combinaison des deux."

La roche a ensuite subi une intense période d'érosion volcanique durant la période hespérienne (il y a 3,7 à 3,3 milliards d'années) et a été recouverte de coulées volcaniques, créant la morphologie que nous voyons aujourd'hui. Les scientifiques estiment un taux d'érosion minimum pour cette période de temps d'un mètre par million d'années – cent fois plus élevé que les taux d'érosion estimés sur Mars au cours des 3 derniers milliards d'années.

"C'est une preuve supplémentaire d'une période prolongée de processus géologiques actifs à la surface du début de Mars, " a ajouté Mangold. " Nous pouvons également extrapoler nos découvertes au reste de Mars et être convaincus que nous comprenons l'évolution de la planète dans son ensemble - nous pensons que les conditions climatiques mondiales de la Mars noachienne étaient suffisantes pour supporter une quantité importante d'eau liquide. "

Collaboration cosmique

Cette étude a utilisé les données de Mars Express et MRO, qui a permis aux scientifiques d'explorer l'apparence de la région, topographie, morphologie, minéralogie, Et l'âge. Plus précisement, Les données d'imagerie de Mars Express ont permis à Salese et à ses collègues d'étudier la géologie des plaines à l'échelle régionale, fournir un contexte pour les observations à l'échelle locale de MRO.

La présence de morphologies rocheuses ou de minéraux qui impliquent une histoire humide indique une éventuelle habitabilité à cet endroit dans le passé - quelque chose qui est important dans la sélection des sites d'atterrissage et des zones d'intérêt pour les futures missions robotiques et humaines potentielles vers Mars.

« Ce travail démontre à nouveau l'importance d'une coopération réussie entre les différentes missions, et la collaboration entre l'ESA et la NASA, " dit Dmitri Titov, Scientifique du projet ESA pour Mars Express. "Aucune mission ne serait capable de dévoiler l'histoire de Mars à elle seule. En utilisant plusieurs engins spatiaux et différentes techniques d'observation, il est possible de caractériser toutes sortes de processus géologiques différents sur Mars dans toute leur complexité, et obtenez une vue plus complète des premiers jours de Mars."

Cette découverte fait partie d'une série d'efforts pour comprendre l'histoire de Mars et de la planète dans son ensemble, réalisée à l'aide de Mars Express et d'autres engins spatiaux - de l'étude du climat primitif de Mars en sondant l'évolution des grands lacs qui existaient autrefois à la surface de la planète, à l'observation de la météo actuelle de Mars (y compris les nuages ​​mystérieux et les aurores), et caractérisant les poches de magnétisme enfermées dans sa croûte.