L'altération des roches sédimentaires du cratère Gale s'est probablement produite à des températures semblables à celles de l'Islande il y a plus de 3 milliards d'années, quand l'eau coulait encore sur Mars. Les chercheurs de l'Université Rice ont comparé les données collectées par le rover Curiosity, corrélée avec les conditions à divers endroits sur Terre, pour prendre leur décision. Crédit :NASA
Il était une fois, les saisons dans le cratère Gale ressemblaient probablement à celles de l'Islande. Mais personne n'était là pour se regrouper il y a plus de 3 milliards d'années.
L'ancien cratère martien est au centre d'une étude menée par des scientifiques de l'Université Rice comparant les données du rover Curiosity à des endroits sur Terre où des formations géologiques similaires ont subi des intempéries sous différents climats.
Le terrain basaltique de l'Islande et le temps frais, avec des températures généralement inférieures à 38 degrés Fahrenheit, s'est avéré être l'analogue le plus proche de l'ancien Mars. L'étude a déterminé que la température avait le plus grand impact sur la façon dont les roches formées à partir de sédiments déposés par les anciens ruisseaux martiens étaient altérées par le climat.
L'étude menée par l'ancien élève postdoctoral Michael Thorpe et la géologue martienne Kirsten Siebach de Rice et le géoscientifique Joel Hurowitz de l'Université d'État de New York à Stony Brook visait à répondre aux questions sur les forces qui ont affecté les sables et la boue dans l'ancien lit du lac.
Les données recueillies par Curiosity au cours de ses voyages depuis l'atterrissage sur Mars en 2012 fournissent des détails sur les états chimiques et physiques des mudstones formés dans un ancien lac, mais la chimie ne révèle pas directement les conditions climatiques lorsque les sédiments se sont érodés en amont. Pour ça, les chercheurs ont dû rechercher des roches et des sols similaires sur Terre pour trouver une corrélation entre les planètes.
L'étude publiée dans Planètes JGR prend des données de conditions bien connues et variables en Islande, Idaho et dans le monde pour voir lequel correspond le mieux à ce que le rover voit et ressent dans le cratère qui entoure le mont Sharp.
Le cratère contenait autrefois un lac, mais le climat qui a permis à l'eau de le remplir fait l'objet d'un long débat. Certains prétendent que le début de Mars était chaud et humide, et que les rivières et les lacs étaient couramment présents. D'autres pensent qu'il faisait froid et sec et que les glaciers et la neige étaient plus fréquents.
"Les roches sédimentaires du cratère Gale détaillent plutôt un climat qui se situe probablement entre ces deux scénarios, " dit Thorpe, maintenant un scientifique de retour d'échantillons de Mars au Jacobs Space Exploration Group, entrepreneur du Johnson Space Center de la NASA. "L'ancien climat était probablement glacial, mais semble également avoir soutenu de l'eau liquide dans les lacs pendant de longues périodes."
Les chercheurs ont été surpris qu'il y ait si peu d'altération des roches sur Mars après plus de 3 milliards d'années, de telle sorte que les anciennes roches martiennes étaient comparables aux sédiments islandais dans une rivière et un lac aujourd'hui.
Une plaine sédimentaire alimentée par une rivière en Islande ressemble à ce qui aurait pu alimenter le cratère Gale de Mars il y a plus de 3 milliards d'années. Des chercheurs de l'Université Rice ont étudié les données du rover sur les roches sédimentaires du cratère et les ont comparées à des formations similaires sur Terre pour déterminer à quoi ressemblait le climat au cratère lorsque les sédiments se sont déposés. Crédit :Michael Thorpe
"Sur Terre, l'enregistrement des roches sédimentaires fait un travail fantastique de maturation au fil du temps à l'aide de l'altération chimique, " a noté Thorpe. " Cependant, sur Mars, nous voyons de très jeunes minéraux dans les mudstones qui sont plus vieux que toutes les roches sédimentaires sur Terre, suggérant que l'altération était limitée."
Les chercheurs ont directement étudié les sédiments de l'Idaho et de l'Islande, et des études compilées de sédiments basaltiques similaires provenant d'une gamme de climats à travers le monde, de l'Antarctique à Hawaï, pour mettre entre parenthèses les conditions climatiques qu'ils pensaient possibles sur Mars lorsque l'eau coulait dans le cratère Gale.
"La Terre nous a fourni un excellent laboratoire dans cette étude, où nous pourrions utiliser une gamme d'emplacements pour voir les effets de différentes variables climatiques sur l'altération, et la température annuelle moyenne a eu l'effet le plus fort pour les types de roches du cratère Gale, " dit Siebach, un membre de l'équipe Curiosity qui sera un opérateur de Persévérance après l'atterrissage du nouvel atterrisseur en février. "La gamme des climats sur Terre nous a permis d'étalonner notre thermomètre pour mesurer la température sur l'ancienne Mars."
La composition du sable et de la boue en Islande correspondait le mieux à Mars sur la base d'une analyse via l'indice d'altération chimique standard (CIA), un outil géologique de base utilisé pour déduire le climat passé de l'altération chimique et physique d'un échantillon.
"Alors que l'eau coule à travers les roches pour les éroder et les altérer, il dissout les composants chimiques les plus solubles des minéraux qui forment les roches, " dit Siebach. " Sur Mars, nous avons vu que seule une petite fraction des éléments qui se dissolvent le plus rapidement avait été perdue de la boue par rapport aux roches volcaniques, même si la boue a la granulométrie la plus petite et est généralement la plus altérée.
"Cela limite vraiment la température annuelle moyenne sur Mars lorsque le lac était présent, car s'il faisait plus chaud, alors plus de ces éléments auraient été évacués, " elle a dit.
Les résultats ont également indiqué que le climat a changé au fil du temps, passant de conditions semblables à celles de l'Antarctique pour devenir plus islandais, tandis que les processus fluviaux ont continué à déposer des sédiments dans le cratère. Ce changement montre que la technique peut être utilisée pour aider à suivre les changements climatiques sur l'ancienne Mars.
Alors que l'étude s'est concentrée sur le plus bas, partie la plus ancienne des sédiments lacustres explorés par Curiosity, d'autres études ont également indiqué que le climat martien a probablement fluctué et est devenu plus sec avec le temps. "Cette étude établit une façon d'interpréter cette tendance de manière plus quantitative, par rapport aux climats et environnements que nous connaissons bien sur Terre aujourd'hui, " a déclaré Siebach. " Des techniques similaires pourraient être utilisées par Persévérance pour comprendre le climat ancien autour de son site d'atterrissage au cratère Jezero. "
En parallèle, changement climatique, surtout en Islande, peut déplacer les endroits sur Terre les mieux adaptés pour comprendre le passé sur les deux planètes, elle a dit.
Siebach est professeur assistant de la Terre, sciences de l'environnement et de la planète à Rice. Hurowitz est professeur agrégé de géosciences à Stony Brook.
