Les planétologues de l'Université Brown ont proposé un nouveau scénario pour la formation d'anciens minéraux argileux sur Mars qui, s'il s'avère vrai, pourrait réécrire l'histoire ancienne de la planète rouge.

Il y a des milliers d'anciens affleurements de phyllosilicate sur la surface martienne. Phyllosilicates, ou des argiles, sont formés par l'interaction de l'eau avec la roche volcanique, conduisant de nombreux scientifiques à conclure qu'il doit y avoir eu des eaux de surface soutenues, les eaux souterraines ou les systèmes hydrothermaux actifs à un moment donné de l'histoire martienne. Mais la nouvelle recherche, publié dans la revue La nature , suggère que les argiles se soient formées lors de la création de la croûte martienne elle-même, bien avant que l'eau ne coule sur la planète.

Soutenu par des expériences de laboratoire et des modèles informatiques, les chercheurs expliquent comment le scénario aurait fonctionné. Au tout début du système solaire, On pense que Mars et d'autres planètes rocheuses ont été recouvertes d'océans de magma en fusion. Alors que l'océan magma martien commençait à se refroidir et à se solidifier, l'eau et d'autres substances volatiles dissoutes seraient dégazées à la surface, formant une épaisse, atmosphère torride entourant la planète. L'humidité et la chaleur de ce bain de vapeur à haute pression auraient converti de vastes pans de la surface nouvellement solidifiée en argile. Alors que la planète évoluait sur des milliards d'années, l'activité volcanique et les bombardements d'astéroïdes auraient recouvert les argiles à certains endroits et les auraient excavées à d'autres, conduisant à la distribution généralisée mais inégale observée à la surface aujourd'hui.

"La recette de base pour faire de l'argile est de prendre de la pierre et d'ajouter de la chaleur et de l'eau, " a déclaré Kevin Cannon, un chercheur postdoctoral à l'Université de Floride centrale qui a dirigé la recherche tout en complétant son doctorat. à Brown. "Cette atmosphère primordiale créée par un océan de magma aurait été la plus chaude et la plus humide que Mars ait jamais été. C'est une situation dans laquelle vous pourriez modifier de manière omniprésente la croûte, puis simplement mélanger ces matériaux par la suite."

Cannon et ses co-auteurs disent que le scénario offre un moyen de créer des dépôts d'argile étendus qui ne nécessitent pas un climat chaud et humide ou un système hydrothermal soutenu au début de Mars. Les modèles climatiques de pointe suggèrent un Mars précoce où la température dépassait rarement le point de congélation et où l'écoulement de l'eau à la surface était sporadique et isolé.

"L'une des complications qui survient dans l'évolution de Mars est que nous ne pouvons pas créer un scénario où l'altération de la surface aurait la capacité de produire l'ampleur de l'altération minérale que nous voyons, " dit Jack Moutarde, professeur au département de la Terre de Brown, Sciences environnementales et planétaires et co-auteur de l'étude. "Nous n'essayons certainement pas d'écarter complètement les autres mécanismes d'altération. L'altération de la surface et d'autres types d'altération se sont sûrement produits à différents moments de l'histoire martienne, mais nous pensons que c'est une façon plausible d'expliquer une grande partie de l'argile répandue que nous voyons dans les plus anciens terrains martiens."

Pour démontrer que le mécanisme qu'ils proposent est plausible, les chercheurs ont synthétisé des échantillons de roche correspondant à la composition du basalte martien. Ils ont ensuite utilisé un appareil à haute pression pour recréer les conditions de température et de pression qui auraient pu être présentes au milieu de l'atmosphère de vapeur créée par un océan de magma. Après avoir cuit les échantillons pendant deux semaines, l'équipe a vérifié s'ils avaient été modifiés et dans quelle mesure.

"C'était vraiment remarquable à quelle vitesse et à quel point ce basalte a été altéré, " A déclaré Cannon. " Aux températures et pressions les plus élevées, il a mangé complètement à travers les particules de basalte. C'est un degré d'altération vraiment intense."

L'atmosphère de vapeur associée à un océan de magma aurait pu survivre jusqu'à 10 millions d'années ou plus, Cannon et ses collègues disent. Cela aurait été assez long, ils estiment, pour créer jusqu'à trois kilomètres d'argile sur la surface martienne primordiale.

Pour avoir une idée du sort de cette argile au fur et à mesure de l'évolution de la planète, les chercheurs ont créé un modèle informatique pour simuler une plaque de croûte martienne recouverte d'une couche d'argile de trois kilomètres. Ensuite, ils ont simulé le premier milliard d'années de l'histoire géologique martienne, la période où l'activité volcanique et le bombardement d'astéroïdes étaient les plus répandus. Le modèle a montré que l'enterrement, l'excavation et la dispersion des argiles au fil du temps ont créé une distribution des dépôts exposés similaire à ce que l'on voit sur Mars aujourd'hui.

"Pour mettre des chiffres dessus, les argiles couvrent environ 3 pour cent des plus anciennes expositions de la croûte sur Mars, " a déclaré Cannon. "Nous trouvons à peu près le même ordre de grandeur dans ces modèles."

Les expériences de laboratoire et les simulations ne peuvent pas dire avec certitude que ce scénario s'est produit, disent les chercheurs, mais ils suggèrent une hypothèse forte qui pourrait être testée lors de l'exploration future de Mars.

"L'une des choses que j'aime à ce sujet, c'est que c'est vraiment testable, " a déclaré Steve Parman, professeur de géologie à Brown et co-auteur de l'étude. "Avec un échantillon retourné, ou peut-être même avec l'équipement analytique d'un rover, Je suis optimiste que vous puissiez distinguer ce processus primordial d'un autre processus d'altération."

Si le processus s'est effectivement produit, cela pourrait avoir des implications intéressantes pour le début de l'histoire martienne. En plus de fournir un mécanisme de formation d'argile même si Mars était aussi froide et glaciale que le suggèrent les modèles climatiques, le scénario suggère que de vastes dépôts d'argile étaient – ​​et pourraient encore être – présents sous la surface. Ces dépôts pourraient expliquer pourquoi la croûte martienne est moins dense que prévu pour une croûte basaltique, disent les chercheurs. Les gisements serviraient également de grands réservoirs de stockage souterrains pour l'eau.

"Il y aurait potentiellement eu beaucoup d'eau enfermée dans ces argiles enfouies, " a dit Parman. " Vous pouvez imaginer que si ces dépôts avaient été réchauffés par le magmatisme ou un autre processus, ils auraient libéré cette eau, fournissant peut-être un approvisionnement en eau transitoire à la surface. Cela pourrait avoir des implications pour l'habitabilité passée."

Moutarde, qui a présidé le comité qui a défini les objectifs scientifiques du rover Mars 2020 de la NASA, espère que cette nouvelle hypothèse pourrait éclairer la future exploration martienne.

"Ce serait une hypothèse vraiment intéressante à tester, " a-t-il dit. " En fonction de l'endroit où le rover atterrira finalement, Je pense que nous pourrions obtenir les bons échantillons pour éclairer ces questions. »