La planète Mars a abrité de l’eau liquide dans son passé, c’est attesté. Selon une récente étude publiée dans la revue Pnas, une nouvelle découverte fait supposer la présence de suffisamment d’eau pour un océan, il y a 3 milliards d’années. La question de savoir où est passée cette eau demeure entière.

S’il est maintenant admis que le lointain passé de Mars comportait de l’eau liquide, la présence d’un océan aussi récent que 3 milliards d’années semblait impossible. Pourtant, nous venons de publier une étude dans la revue scientifique Pnas qui montre le contraire, en permettant de simuler le système climatique martien de cette époque. À la même période sur Terre, la vie s’est développée pour conquérir un grand nombre d’écosystèmes.

Le climat était vraisemblablement froid sur les continents équatoriaux, mais l’océan polaire a pu rester liquide, comme le montre un certain nombre d’indices géologiques. Dans ce scénario, notre planète sœur aurait aussi pu être largement propice au développement de la Vie avant de devenir la Planète rouge. Un océan stable apporterait l’eau liquide nécessaire à la Vie sur des grandes échelles de temps en tant que solvant chimique, mais aussi pour protéger des radiations stellaires. Ces conditions semblent nécessaires, mais certainement pas suffisantes et l’apparition de la Vie est une question ouverte de la Science du XXIe siècle. Il faut rappeler qu’à ce jour, aucune trace de Vie n’a été découverte ailleurs que sur Terre, que ce soit sur Mars ou n’importe où dans l’Univers.

La présence d’eau liquide sur Mars il y a 3,5-4 milliards d’années (à l’ère géologique nommée Noachienne) est attestée par la présence de vallées ramifiées. Ces vallées sont formées par de l’eau liquide, le plus généralement sous forme de pluie ou de fonte de neige. L’écoulement de l’eau produit de petites rivières au profil d’érosion en V qui fusionnent pour devenir des rivières plus grandes et ainsi de suite : le paysage final est un réseau de vallées ramifiées, se jetant parfois dans des lacs.

Les vallées glaciaires, quant à elles, sont de formes différentes dues à l’érosion glaciaire massive, au profil en U et moins ramifiées. Pourquoi Mars a pu garder traces de ces processus si lointains dans le temps alors que c’est impossible sur Terre ? Sur Terre, nous avons la tectonique des plaques, qui a rassemblé tous les continents il y a 200 millions d’années en un supercontinent : la Pangée. Par conséquent, sur Terre, il est impossible de trouver des paysages plus anciens. Sur Mars, la tectonique des plaques n’existe pas et les paysages restent figés en accumulant progressivement les stigmates du temps.

Un océan dans l’hémisphère nord de Mars
La présence dans l’hémisphère nord d’un océan polaire est controversée, mais plusieurs équipes ont identifié une ancienne ligne de rivages cohérente. Récemment, une nouvelle découverte a été faite : l’identification de dépôts de mégatsunamis, indiquant indirectement la présence d’un océan, et même l’identification du cratère d’impact à l’origine de ce dépôt. Le cratère de Lomonosov a une forme particulière qui indiquerait sa formation dans un océan. L’âge estimé est de 3 milliards d’années à la fin de l’ère géologique appelée Hesperienne.

Comment estimer l’âge d’une surface planétaire ? Les astrogéologues utilisent la méthode de comptage de cratère basée sur un principe très simple : les cratères s’accumulent avec le temps. Une surface ancienne est donc une surface plus cratérisée qu’une surface jeune. Cette méthode donne âge relatif (plus ancien/plus jeune), mais pour avoir un âge absolu, il faut avoir la correspondance entre la densité de cratère et un âge d’exposition. Ce travail-là a pu être fait sur la Lune d’après les datations absolues des échantillons ramenées sur Terre. Pour Mars, un travail de modélisation a permis d’établir la correspondance entre densité de cratère et âge absolu.

La controverse scientifique majeure à propos de l’océan martien provient du fait que les précédentes modélisations climatiques ne permettaient pas de simuler un océan stable à cette période : toute l’eau s’accumulait sur les montagnes sous forme de neige. Notre étude publiée dans le journal Pnas, menée en collaboration entre une équipe de l’Université Paris-Saclay/CNRS/GEOPS et du NASA/GISS vient de construire une simulation de climat, comportant deux nouveaux ingrédients essentiels : la circulation océanique et les glaciers. En ajoutant ces deux processus, ces nouvelles simulations climatiques montrent un océan stable dans l’hémisphère Nord, même pour des températures moyennes de Mars inférieures à 0 °C. L’océan, malgré sa position polaire, ne gèle pas grâce aux courants océaniques qui ramènent de l’eau chaude vers les pôles. D’autre part, ces simulations prédisent la présence de glaciers qui ramènent la glace des hauts-plateaux vers l’océan. Ces prédictions sont en accord avec les interprétations géologiques des images qui indiquent la présence de ces vallées glaciaires.

Modéliser le climat de Mars
Simuler le climat de Mars il y a 3 milliards d’années n’est pas une mince affaire. Il faut se munir d’une représentation numérique du climat, basée sur des principes physico-chimiques, du même type que celles utilisées pour simuler le climat terrestre, mais adaptées à Mars. Il faut tenir compte du fait que d’une part Mars est plus loin du Soleil que la Terre et reçoit donc moins d’énergie, et que d’autre part le soleil éclairait moins qu’aujourd’hui. Dans ces conditions, l’éclairement solaire de Mars à cette époque est seulement un tiers de ce que reçoit la Terre aujourd’hui.

Source : https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/mars-mars-avait-ocean-stable-surface-il-y-encore-3-milliards-annees-62881/