De fortes pluies sur Mars ont remodelé les cratères d'impact de la planète et creusé des canaux ressemblant à des rivières à sa surface il y a des milliards d'années, selon une nouvelle étude publiée dans Icarus. Dans le journal, des chercheurs de la Smithsonian Institution et du Laboratoire de physique appliquée de l'Université Johns Hopkins montrent que les changements dans l'atmosphère sur Mars ont fait pleuvoir de plus en plus fort, qui a eu un effet similaire sur la surface de la planète comme nous le voyons sur Terre.

La quatrième planète du soleil, Mars a des caractéristiques géologiques comme la Terre et la Lune, comme les cratères et les vallées, dont beaucoup ont été formés par les précipitations. Bien qu'il y ait de plus en plus de preuves qu'il y avait autrefois de l'eau sur Mars, il ne pleut pas là-bas aujourd'hui.

Mais dans leur nouvelle étude, les géologues Robert Craddock et Ralph Lorenz montrent qu'il y a eu des précipitations dans le passé – et qu'elles étaient suffisamment abondantes pour modifier la surface de la planète. Pour régler ça, ils ont utilisé des méthodes éprouvées ici sur Terre, où l'effet érosif de la pluie sur la surface de la Terre a des impacts importants sur l'agriculture et l'économie.

"Beaucoup de gens ont analysé la nature des précipitations sur la Terre, mais personne n'avait pensé à appliquer la physique pour comprendre l'atmosphère martienne primitive, " a déclaré le Dr Craddock de la Smithsonian Institution.

Pour comprendre comment les précipitations sur Mars ont changé au fil du temps, les chercheurs ont dû considérer comment l'atmosphère martienne a changé. Lorsque Mars s'est formé il y a 4,5 milliards d'années, il avait une atmosphère beaucoup plus substantielle avec une pression plus élevée qu'elle ne le fait maintenant. Cette pression influence la taille des gouttes de pluie et la force avec laquelle elles tombent.

Au début de l'existence de la planète, les gouttelettes d'eau auraient été très petites, produire quelque chose comme du brouillard plutôt que de la pluie; cela n'aurait pas été capable de sculpter la planète que nous connaissons aujourd'hui. Alors que la pression atmosphérique diminuait au cours de millions d'années, les gouttes de pluie sont devenues plus grosses et les précipitations sont devenues suffisamment abondantes pour s'enfoncer dans le sol et commencer à altérer les cratères. L'eau pourrait alors être canalisée et capable de traverser la surface de la planète, créant des vallées.

"En utilisant des principes physiques de base pour comprendre la relation entre l'atmosphère, taille des gouttes de pluie et intensité des précipitations, nous avons montré que Mars aurait vu des gouttes de pluie assez grosses qui auraient pu apporter des changements plus drastiques à la surface que les gouttelettes antérieures ressemblant à du brouillard, " a commenté le Dr Lorenz de l'Université John Hopkins, qui a également étudié les précipitations de méthane liquide sur la lune Titan de Saturne, le seul autre monde du système solaire en dehors de la Terre où la pluie tombe à la surface à l'heure actuelle.

Ils ont montré que très tôt, la pression atmosphérique sur Mars aurait été d'environ 4 bars (la surface de la Terre est aujourd'hui de 1 bar) et les gouttes de pluie à cette pression ne pouvaient pas dépasser 3 mm de diamètre, qui n'aurait pas pénétré le sol. Mais comme la pression atmosphérique est tombée à 1,5 bar, les gouttelettes pourraient grandir et tomber plus fort, coupant dans le sol. Dans les conditions martiennes de l'époque, si la pression avait été la même que sur Terre, les gouttes de pluie auraient été d'environ 7,3 mm, soit un millimètre de plus que sur Terre.

"Il y aura toujours des inconnues, bien sûr, comme la hauteur d'un nuage d'orage pouvant s'élever dans l'atmosphère martienne, mais nous nous sommes efforcés d'appliquer la gamme de variables publiées pour les précipitations sur Terre, " a ajouté le Dr Craddock. " Il est peu probable que les précipitations au début de Mars auraient été radicalement différentes de celles décrites dans notre article. Nos découvertes offrent de nouvelles, plus définitif, contraintes sur l'histoire de l'eau et du climat sur Mars."