Exemple de caractéristiques identifiées dans un bassin profond sur Mars qui montrent qu'il a été influencé par les eaux souterraines il y a des milliards d'années. Crédit :NASA/JPL-Caltech/MSSS
Mars Express a révélé la première preuve géologique d'un système d'anciens lacs interconnectés qui se trouvaient autrefois profondément sous la surface de la planète rouge, dont cinq peuvent contenir des minéraux essentiels à la vie.
Mars semble être un monde aride, mais sa surface montre des signes convaincants que de grandes quantités d'eau ont existé autrefois sur la planète. Nous voyons des caractéristiques qui auraient eu besoin d'eau pour se former - des canaux d'écoulement et des vallées ramifiés, par exemple – et l'année dernière, Mars Express a détecté une flaque d'eau liquide sous le pôle sud de la planète.
Une nouvelle étude révèle maintenant l'étendue des eaux souterraines sur l'ancienne Mars qui n'était auparavant prédite que par des modèles.
"Le début de Mars était un monde aqueux, mais à mesure que le climat de la planète changeait, cette eau s'est retirée sous la surface pour former des mares et des « eaux souterraines », " déclare l'auteur principal Francesco Salese de l'Université d'Utrecht, les Pays-Bas.
"Nous avons tracé cette eau dans notre étude, comme son ampleur et son rôle font débat, et nous avons trouvé la première preuve géologique d'un système d'eaux souterraines à l'échelle de la planète sur Mars."
Salese et ses collègues ont exploré 24 profondeurs, cratères fermés dans l'hémisphère nord de Mars, avec des étages situés à environ 4000 m sous le « niveau de la mer » martien (un niveau qui, étant donné le manque de mers de la planète, est arbitrairement défini sur Mars en fonction de l'altitude et de la pression atmosphérique).
Cette image montre la distribution d'un certain nombre de cratères profonds (marqués de points) récemment explorés dans le cadre d'une étude sur les eaux souterraines sur Mars. et les bleus et les verts sont les plus élevés. L'étude a révélé que les planchers des bassins, qui siègent à plus de 4000 m de profondeur, montrer des signes d'eau passée - la première preuve géologique que la planète rouge avait autrefois un système de lacs interconnectés alimentés par des eaux souterraines qui s'étendaient sur toute la planète. Crédit :Topographie :NASA/MGS/MOLA; Distribution des cratères :F. Salese et al (2019)
Ils ont trouvé des caractéristiques sur le sol de ces cratères qui n'auraient pu se former qu'en présence d'eau. De nombreux cratères contiennent de multiples caractéristiques, le tout à des profondeurs de 4000 à 4500 m - indiquant que ces cratères contenaient autrefois des mares et des flux d'eau qui ont changé et reculé au fil du temps.
Les caractéristiques comprennent des canaux gravés dans les parois du cratère, vallées creusées par le sape des nappes phréatiques, foncé, deltas incurvés qui se seraient formés au fur et à mesure que les niveaux d'eau montaient et descendaient, terrasses striées à l'intérieur des parois du cratère formées par l'eau stagnante, et les dépôts de sédiments en forme d'éventail associés à l'écoulement de l'eau.
Le niveau de l'eau s'aligne sur les rivages proposés d'un océan martien putatif qui aurait existé sur Mars il y a entre trois et quatre milliards d'années.
"Nous pensons que cet océan peut être connecté à un système de lacs souterrains qui s'étendent sur toute la planète, " ajoute le co-auteur Gian Gabriele Ori, directeur de l'École internationale de recherche en sciences planétaires de l'Università D'Annunzio, Italie.
"Ces lacs auraient existé il y a environ 3,5 milliards d'années, ainsi peuvent avoir été des contemporains d'un océan martien."
Ce diagramme montre un modèle de la façon dont les bassins de cratères sur Mars ont évolué au fil du temps et comment ils retenaient autrefois l'eau. Ce modèle constitue la base d'une nouvelle étude sur les eaux souterraines sur Mars, qui a constaté qu'un certain nombre de bassins profonds - avec des sols de plus de 4000 m de profondeur - montrent des signes d'avoir contenu autrefois des flaques d'eau. Les images (provenant de la caméra contextuelle à bord du Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA) montrent des exemples des différentes caractéristiques observées dans les bassins. Il y a trois étapes principales :dans la première (en haut), le bassin du cratère est inondé d'eau et de caractéristiques liées à l'eau - deltas, vallées sapantes, chaînes, rivages, et ainsi de suite – forme à l'intérieur. Dans la deuxième étape (milieu), le niveau d'eau à l'échelle de la planète baisse et de nouvelles formes de relief apparaissent en conséquence. Dans la dernière étape (en bas), le cratère s'assèche et s'érode, et les caractéristiques formées au cours des quelques milliards d'années précédentes sont révélées. Crédit :Images :NASA/JPL-Caltech/MSSS; Diagramme adapté de F. Salese et al. (2019)
L'histoire de l'eau sur Mars est complexe, et est intimement lié à la compréhension de l'existence ou non de la vie là-bas - et, si c'est le cas, où, lorsque, et comment il l'a fait.
L'équipe a également repéré des signes de minéraux dans cinq des cratères liés à l'émergence de la vie sur Terre :diverses argiles, carbonates, et des silicates. La découverte ajoute du poids à l'idée que ces bassins sur Mars ont peut-être déjà eu les ingrédients pour héberger la vie. De plus, ils étaient les seuls bassins assez profonds pour croiser la partie saturée d'eau de la croûte de Mars pendant de longues périodes de temps, avec des preuves peut-être encore enfouies dans les sédiments aujourd'hui.
L'exploration de sites comme ceux-ci peut ainsi révéler les conditions propices à la vie passée, et sont donc très pertinents pour les missions astrobiologiques telles qu'ExoMars - une entreprise conjointe de l'ESA et de Roscosmos. Alors que l'orbiteur ExoMars Trace Gas Orbiter étudie déjà Mars d'en haut, la prochaine mission sera lancée l'année prochaine. Il comprend un rover - récemment nommé d'après Rosalind Franklin - et une plate-forme scientifique de surface, et ciblera et explorera des sites martiens considérés comme essentiels dans la recherche de signes de vie sur Mars.
« De telles découvertes sont extrêmement importantes ; elles nous aident à identifier les régions de Mars les plus prometteuses pour trouver des signes de vie passée, " dit Dmitri Titov, Scientifique du projet Mars Express de l'ESA.
"C'est particulièrement excitant qu'une mission qui a été si fructueuse sur la planète rouge, Mars Express, est désormais essentiel pour aider les futures missions telles que ExoMars à explorer la planète d'une manière différente. C'est un excellent exemple de missions qui fonctionnent ensemble avec un grand succès."
Mars Express a été lancé le 2 juin 2003, et a atteint 15 ans dans l'espace l'année dernière. Cette étude a utilisé les observations de la caméra stéréo à haute résolution (HRSC) sur Mars Express de l'ESA, de l'expérience scientifique d'imagerie haute résolution de la NASA (HiRISE), et de la caméra contextuelle à bord du Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA. Un modèle numérique de terrain a été utilisé sur la base des données du HRSC et de l'altimètre laser Mars Orbiter de la NASA.
