Les anciennes roches noachiennes sur Mars sont cartographiées en gris clair avec des réseaux de vallées colorés dans des tons bleus et des argiles de surface marquées en jaune. Mawrth Vallis (MV) et Nili Fossae (NF) sont deux sites avec des argiles smectites abondantes formées dans les environnements de surface. Le rover du Mars Science Laboratory (MSL) se trouve actuellement au Gale Crater (GC) où des argiles smectites ont également été trouvées. Crédit :Institut SETI
Nouvelle recherche publiée dans Astronomie de la nature cherche à comprendre comment l'argile de surface s'est formée sur Mars malgré son climat froid.
Le climat au début de Mars a présenté une énigme pour les planétologues car les caractéristiques de surface telles que les réseaux de vallées indiquent la présence d'eau liquide abondante et les minéraux argileux trouvés dans la plupart des roches de surface anciennes ont besoin de températures encore plus chaudes pour se former, tandis que les modèles atmosphériques supportent généralement un climat froid au début de Mars. Cette nouvelle étude dirigée par Janice Bishop de l'Institut SETI et du Centre de recherche Ames de la NASA dans la Silicon Valley a abordé cette question en étudiant les conditions nécessaires à la formation des anciennes argiles de surface.
Une partie de ce puzzle climatique martien précoce se résume à la façon dont « chaud » est chaud. Actuellement, la température de Mars est en dessous de zéro, mais nous savons qu'il a dû être assez chaud une fois pour que l'eau liquide sculpte des traits à la surface. Cependant, l'eau froide n'est pas assez chaude pour que les argiles de surface se forment. "Nous nous sommes rendus compte que pour mieux contraindre le climat martien primitif, nous avions besoin de comprendre les conditions de formation des argiles martiennes, " dit l'évêque.
Cette étude a évalué les types d'argiles présentes dans les roches altérées sur Mars et les a séparées en 3 catégories :1) argiles riches en magnésium formées à des températures élevées (100-400 °C) sous la surface (par exemple des mélanges de saponite, serpentin, chlorite, talc, et carbonate), 2) les argiles formées à des températures chaudes (20-50 °C) dans les lacs, ruisseaux ou milieux pluvieux (smectites dioctaédriques riches en Fe ou en Al), et 3) les aluminosilicates faiblement cristallins tels que l'allophane formés à des températures froides ( <20 °C). Les auteurs ont utilisé les résultats de l'altération sur le terrain, expériences de synthèse d'argile en laboratoire, et la modélisation géochimique de la formation d'argile.
Une vue sur les phyllosilicates aux tons clairs à Mawrth Vallis, Mars capturé par la caméra stéréo haute résolution (HRSC) volée sur Mars Express et fournie par le DLR et l'Université libre de Berlin. Cette image illustre des plans d'eau traversant les épais dépôts d'argile de surface. Crédit :Institut SETI
Les auteurs postulent que les environnements chauds et humides à court terme, se produisant sporadiquement dans un Mars précoce généralement froid, a permis la formation des occurrences de smectite de surface observées sur Mars.
Plus loin, il y a un compromis entre la température et le temps.
Températures plus fraîches (15-20 °C en saison, diurne Tmax) nécessiterait des périodes prolongées de rapport eau/roche élevé sur Mars pour produire les affleurements de smectite observés. Cela pourrait signifier des centaines de millions d'années à une température moyenne mondiale de 5 °C sur Mars, ce qui est peu probable compte tenu des modèles actuels de l'atmosphère.
La modélisation géochimique de la formation de la nontronite montre que la formation est quasi inexistante en dessous de 10 °C et encore très lente jusqu'à 20 °C. La réaction se déroule nettement plus rapidement jusqu'à 40 °C et plus. Crédit :Institut SETI
Smectite de surface (nontronite, des lits de montmorillonite) peuvent s'être formés rapidement pendant de courtes périodes de températures chaudes (25-40 °C saisonnières, Tmax diurne). Cela pourrait signifier des dizaines de milliers ou des millions d'années à une température moyenne mondiale de 10 à 15 °C sur Mars à des intervalles de centaines de millions d'années. Ces températures élevées pourraient avoir été causées par le volcanisme, changements d'obliquité, ou de gros impacts.
Comprendre le climat au début de Mars fournit des contraintes pour le moment où l'eau liquide était présente à la surface et est essentiel pour déterminer où sur Mars chercher la vie. Les argiles sont le minéral hydraté le plus abondant sur Mars; Donc, définir leurs conditions de formation est un grand pas vers la compréhension de l'environnement géochimique sur Mars.
Ce diagramme illustre la chronologie de l'eau (bleu) à la surface de Mars. L'ancienne Mars était probablement froide avec des événements de réchauffement transitoires qui ont permis la formation des argiles de surface (vertes) dans l'eau chaude (20-40 °C). Ces argiles de surface ont persisté dans des climats généralement froids et secs depuis leur formation, mais sont coupés par des événements fluviaux survenant après la formation des argiles qui peuvent avoir été assez chaudes pour former de l'eau liquide mais pas assez chaudes pour former des argiles supplémentaires. Crédit :Institut SETI
