Un cratère d'impact sur Mars, nommé Melas Dorsa, et ses environs montrent une riche histoire géologique. L'image a été créée par Mars Express de l'Agence spatiale européenne. Des études sur la transformation d'une version synthétique d'un minéral connu sous le nom de whitlockite suggèrent que Mars avait un passé plus riche en eau qu'on ne le pensait auparavant. Crédit :G. Neukum/ESA, DLR, FU Berlin
Mars a peut-être été un endroit plus humide qu'on ne le pensait auparavant, selon les recherches menées sur des météorites martiennes simulées, en partie, au Laboratoire national Lawrence Berkeley du ministère de l'Énergie (Berkeley Lab).
Dans une étude publiée aujourd'hui dans la revue Communication Nature , les chercheurs ont trouvé des preuves qu'un minéral trouvé dans les météorites martiennes - qui avait été considéré comme la preuve d'un ancien environnement sec sur Mars - pouvait à l'origine être un minéral contenant de l'hydrogène qui pourrait indiquer une histoire plus riche en eau pour la planète rouge.
Des scientifiques de l'Université du Nevada, Las Vegas (UNLV), qui a dirigé une équipe de recherche internationale dans l'étude, a créé une version synthétique d'un minéral contenant de l'hydrogène connu sous le nom de whitlockite.
Après des expériences de compression-choc sur des échantillons de whitlockite qui ont simulé
les conditions d'éjection des météorites de Mars, les chercheurs ont étudié leur composition microscopique avec des expériences de rayons X à la source de lumière avancée (ALS) de Berkeley Lab et à la source de photons avancée (APS) du laboratoire national d'Argonne.
Les expériences aux rayons X ont montré que la whitlockite peut se déshydrater suite à de tels chocs, formation de merrillite, un minéral que l'on trouve couramment dans les météorites martiennes mais qui n'existe pas naturellement sur Terre.
Cristaux naturellement formés de la whitlockite minérale, ce qui est rare sur Terre, sont visibles dans cet échantillon exposé au Musée royal de l'Ontario du Canada. Crédit :Wikimedia Commons
"C'est important pour déduire la quantité d'eau qui aurait pu se trouver sur Mars, et si l'eau provenait de Mars elle-même plutôt que de comètes ou de météorites, " a déclaré Martin Kunz, un scientifique de l'ALS de Berkeley Lab qui a participé à des études aux rayons X des échantillons de whitlockite choqués.
"Si même une partie de la merrillite avait été de la whitlockite auparavant, cela modifie considérablement le bilan hydrique de Mars, " a déclaré Oliver Tschauner, un professeur de recherche au Département de géosciences de l'UNLV qui a codirigé l'étude avec Christopher Adcock, professeur assistant de recherche à l'UNLV.
Et parce que la whitlockite peut être dissoute dans l'eau et contient du phosphore, un élément essentiel pour la vie sur Terre - et la merrillite semble être commune à de nombreuses météorites martiennes - l'étude pourrait également avoir des implications sur la possibilité de vie sur Mars.
"La question primordiale ici concerne l'eau sur Mars et ses débuts sur Mars :y avait-il déjà eu un environnement qui a permis une génération de vie sur Mars ?" dit Tschauner.
Les pressions et températures générées dans les expériences de choc, tout en étant comparables à celles d'un impact de météorite, n'a duré qu'environ 100 milliardièmes de seconde, ou environ un dixième à un centième de la durée d'un impact de météorite réel.
Le fait que les expériences aient montré une conversion même partielle en merrillite dans ces conditions créées en laboratoire, un impact de plus longue durée aurait probablement produit une "conversion presque complète" en merrillite, dit Tschauner.
Il a ajouté que cette dernière étude semble être l'une des premières du genre à détailler les effets de choc sur la whitlockite synthétique, ce qui est rare sur Terre.
Les chercheurs ont fait exploser les échantillons de whitlockite synthétique avec des plaques métalliques tirées d'un pistolet à gaz à des vitesses allant jusqu'à environ 800 mètres par seconde, ou environ 1, 678 milles à l'heure, et à des pressions allant jusqu'à environ 363, 000 fois supérieure à la pression d'air dans un ballon de basket.
"Vous avez besoin d'un impact très sévère pour accélérer la matière assez rapidement pour échapper à l'attraction gravitationnelle de Mars, " a déclaré Tschauner.
À l'ALS de Berkeley Lab, les chercheurs ont utilisé un faisceau de rayons X pour étudier la structure microscopique d'échantillons de whitlockite choqués dans une technique connue sous le nom de diffraction des rayons X. La technique a permis aux chercheurs de différencier la merrillite et la whitlockite dans les échantillons choqués.
Le cratère de Mojave sur Mars, qui serait à l'origine de certaines météorites martiennes trouvées sur Terre, est représenté ici dans un rendu produit par la caméra HIRISE sur Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA. Crédit :NASA JPL-Caltech, Université de l'Arizona
Des expériences de rayons X distinctes menées à l'APS d'Argonne Lab ont montré que jusqu'à 36 pour cent de la whitlockite était transformée en merrillite sur le site de l'impact de la plaque métallique avec le minéral, et que le chauffage généré par les chocs plutôt que la compression peut jouer le plus grand rôle dans la transformation de la whitlockite en merrillite.
Il existe également des preuves que de l'eau liquide coule sur Mars aujourd'hui, bien qu'il n'y ait pas encore eu de preuve scientifique que la vie ait jamais existé sur Mars. En 2013, les planétologues ont rapporté que les stries sombres qui apparaissent sur les pentes martiennes sont probablement liées aux flux d'eau périodiques résultant des changements de température. Ils ont basé leur analyse sur les données du Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA.
Et en novembre 2016, Des scientifiques de la NASA ont rapporté qu'une grande masse souterraine de glace d'eau dans une région de Mars contient l'équivalent de toute l'eau du lac Supérieur, le plus grand des Grands Lacs. Les explorations de Rover ont également trouvé des preuves de l'ancienne abondance d'eau basée sur l'analyse des roches de surface.
"Le seul chaînon manquant maintenant est de prouver que (merrillite) avait, En réalité, vraiment été whitlockite martienne avant, " a déclaré Tschauner. " Nous devons retourner aux vraies météorites et voir s'il y avait eu des traces d'eau. "
Adcock et Tschauner poursuivent une autre série d'études utilisant la lumière infrarouge à l'ALS pour étudier des échantillons réels de météorites martiennes, et prévoient également des études aux rayons X de ces échantillons réels cette année.
L'obscurité, étroit, Des traînées de 100 mètres de long descendant dans le cratère Hale sur Mars dans ce rendu sont supposées avoir été formées par l'écoulement de l'eau dans cette image en fausses couleurs qui a été drapée sur un modèle numérique de terrain. Crédit :NASA JPL, Université de l'Arizona
De nombreuses météorites martiennes trouvées sur Terre semblent provenir d'une période d'environ 150 millions à 586 millions d'années, et la plupart proviennent probablement de la même région de Mars. Ces météorites sont essentiellement excavées à une profondeur d'environ un kilomètre sous la surface par l'impact initial qui les a envoyées dans l'espace, ils ne sont donc pas représentatifs de la géologie plus récente à la surface de Mars, Tschauner a expliqué.
"La plupart d'entre eux sont très similaires dans la composition de la roche ainsi que les minéraux qui se produisent, et ont un âge d'impact similaire, ", a-t-il déclaré. Mars s'est probablement formé il y a environ 4,6 milliards d'années, à peu près en même temps que la Terre et le reste de notre système solaire.
Même avec des études plus détaillées des météorites martiennes couplées à une imagerie thermique de Mars prise depuis des orbiteurs, et des échantillons de roches analysés par des rovers parcourant la surface de la planète, la meilleure preuve de l'histoire de l'eau de Mars serait une véritable roche martienne prélevée sur la planète et ramenée sur Terre, intact, pour des études détaillées, les chercheurs ont noté.
"C'est vraiment important d'avoir un rocher qui n'a pas été 'coupé'" comme l'ont fait les météorites martiennes, dit Kunz, afin d'en savoir plus sur l'histoire de l'eau de la planète.
