La région d'un blanc éclatant de cette image montre la calotte glaciale qui recouvre le pôle sud de Mars, composé d'eau gelée et de dioxyde de carbone gelé. Crédit :ESA/DLR/FU Berlin/Bill Dunford
Deux équipes de recherche, en utilisant les données de l'orbiteur Mars Express de l'Agence spatiale européenne, ont récemment publié des résultats suggérant que ce que l'on pensait être des lacs souterrains sur Mars pourraient ne pas être du tout des lacs.
En 2018, des scientifiques travaillant avec les données de l'orbiteur Mars Express ont annoncé une découverte surprenante :les signaux d'un instrument radar réfléchis par le pôle sud de la planète rouge semblaient révéler un lac souterrain liquide. Plusieurs autres réflexions de ce type ont été annoncées depuis lors.
Dans un nouvel article publié dans l'American Geophysical Union's Lettres de recherche géophysique , auteur principal et étudiant diplômé Aditya Khuller de la School of Earth and Space Exploration de l'Arizona State University avec Jeffrey Plaut du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA), décrivent avoir trouvé des dizaines de réflexions radar similaires autour du pôle sud après avoir analysé un ensemble plus large de données Mars Express. Mais beaucoup se trouvent dans des zones qui devraient être trop froides pour que l'eau reste liquide.
La question de savoir si les signaux sont de l'eau liquide ou non est également examinée par une équipe de scientifiques dirigée par le chercheur postdoctoral Carver Bierson de l'ASU School of Earth and Space Exploration. Leurs recherches ont également été récemment publiées dans AGU's Lettres de recherche géophysique et déterminé que ces reflets brillants pourraient être causés par des argiles souterraines, minéraux métallifères ou glace saline.
Mars Express est le deuxième plus ancien vaisseau spatial toujours actif en orbite autour d'une planète autre que la Terre, derrière seulement l'Odyssée de Mars 2001 toujours active de la NASA. Alors que Mars Express orbite autour de Mars, il continue de fournir des données importantes sur le sous-sol de la planète rouge, surface et atmosphère.
À bord de ce vaisseau spatial se trouve un instrument appelé Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding, ou MARSIS pour faire court. Cet instrument utilise un sondeur radar pour évaluer la composition du sous-sol de Mars.
MARSIS collecte des données autour de Mars depuis 2004, y compris le pôle sud, permettant aux scientifiques de construire une vue en trois dimensions de la région polaire sud. « Nous voulions regarder sous la glace polaire sud et caractériser l'ancien terrain situé en dessous à l'aide des données MARSIS, ", a déclaré Khuller.
Dans d'autres études récentes utilisant les données MARSIS, les chercheurs ont trouvé des zones où les réflexions sous la surface sont plus lumineuses que celles de la surface, ce qui n'est pas ce à quoi les scientifiques s'attendraient.
"D'habitude, les ondes radar perdent de l'énergie lorsqu'elles traversent un matériau, donc les reflets de plus en plus bas devraient être moins brillants que ceux de la surface, " dit Khuller, qui est en parallèle en stage au JPL sous la direction de Plaut. "Bien qu'il y ait quelques raisons possibles pour des réflexions souterraines inhabituellement lumineuses, ces deux études ont conclu qu'un composant d'eau liquide était à l'origine de ces reflets brillants, parce que l'eau liquide apparaît brillante au radar."
Les points colorés représentent des sites où des réflexions radar brillantes ont été repérées par l'orbiteur Mars Express de l'ESA à la calotte polaire sud de Mars. Crédit :ESA/NASA/JPL-Caltech
Capsule temporelle gelée
Les signaux radar interprétés à l'origine comme de l'eau liquide ont été trouvés dans une région de Mars connue sous le nom de gisements stratifiés du pôle sud, nommé pour les couches alternées de glace d'eau, de la neige carbonique (dioxyde de carbone gelé) et de la poussière qui s'y sont déposées depuis des millions d'années. On pense que ces couches détiennent un enregistrement de la façon dont l'inclinaison de l'axe de Mars s'est déplacée au fil du temps, tout comme les changements dans l'inclinaison de la Terre ont créé des périodes glaciaires et des périodes plus chaudes tout au long de l'histoire de notre planète. Lorsque Mars avait une inclinaison axiale inférieure, des chutes de neige et des couches de poussière se sont accumulées dans la région et ont finalement formé l'épaisse couche de glace qui s'y trouve aujourd'hui.
Les zones supposées à l'origine contenir de l'eau liquide s'étendent sur environ 6 à 12 miles (10 à 20 kilomètres) dans une région relativement petite des gisements martiens du pôle sud. Khuller et Plaut ont étendu la recherche de signaux radio puissants similaires à 44, 000 mesures réparties sur 15 ans de données MARSIS sur l'ensemble de la région polaire sud martienne.
Des « lacs » inattendus :une image boueuse ?
Le nouveau, une étude approfondie de Khuller et Plaut a révélé des dizaines de réflexions radar lumineuses supplémentaires sur une plage de surface et de profondeur bien plus grande que jamais auparavant. À certains endroits, ils étaient à moins d'un mile de la surface, où les températures sont estimées à moins 81 degrés Fahrenheit (moins 63 degrés Celsius) - si froide que l'eau serait gelée, même s'il contenait des minéraux salés appelés perchlorates, ce qui peut abaisser le point de congélation de l'eau.
"Nous ne savons pas si ces signaux sont de l'eau liquide ou non, mais ils semblent être beaucoup plus répandus que ce que l'article original a trouvé, " a déclaré le co-auteur Plaut, qui est également le co-investigateur principal de l'instrument MARSIS de l'orbiteur. "Soit l'eau liquide est commune sous le pôle sud de Mars, ou ces signaux sont indicatifs de quelque chose d'autre."
De plus, Khuller a noté un article de 2019 dans lequel les chercheurs ont calculé la chaleur nécessaire pour faire fondre la glace souterraine dans cette région, constatant que seul un volcanisme récent sous la surface pourrait expliquer la présence potentielle d'eau liquide sous le pôle sud.
"Ils ont découvert qu'il faudrait le double du flux de chaleur géothermique martien estimé pour garder cette eau liquide, " a déclaré Khuller. " L'un des moyens possibles d'obtenir cette quantité de chaleur est le volcanisme. Cependant, nous n'avons pas vraiment vu de preuves solides d'un volcanisme récent au pôle sud, il semble donc peu probable que l'activité volcanique permette à de l'eau liquide souterraine d'être présente dans toute cette région. »
Les prochaines étapes de Khuller et Plaut dans cette ligne de recherche consistent à enquêter sur leur découverte d'une seconde, couche plus profonde sous certaines parties du pôle sud de Mars, qui, selon les scientifiques, représente un ancien terrain enfoui appelé la formation Dorsa Argentea. On pense qu'il a été modifié par d'anciens glaciers autrefois présents dans la région, et ils ont l'intention d'essayer de déterminer plus précisément sa composition et son âge.
