Océans sur Mars : la controverse rebondit

Océans sur Mars : la controverse rebondit

Ce vendredi la revue Science publie un article montrant que la grande plaine au nord de Mars fut autrefois le lieu d'un assez vaste océan. Mais également que cet océan n'a pu perdurer qu'au plus 200 millions d'années environ, et surtout il y a plus de 4 milliards d'années.

Cet article contredit une autre publication, parue dans Nature Geoscience le 13 juin dernier, proposant une date plus récente - 3,5 milliards d'années - pour ce vaste océan.

En outre, un article paru le 3 juin dernier dans Science rapporte la découverte de carbonates dans les collines Columbia du cratère de Gusev par le rover de la Nasa Spirit.

Ces annonces (ici par l'Agence spatiale européenne) relancent le débat sur l'histoire ancienne de la planète Mars, le mystère de la disparition de son atmosphère et de son eau, la question de son "habitabilité" et de l'émergence possible de la vie à l'époque où s'y trouvait de l'eau liquide. Pour démêler tout ça, rien ne vaut la parole de Jean-Pierre Bibring, l'un des co-signataires du premier article. Chercheur à l'Institut d'Astrophysique Spatiale (Orsay, université Paris-Sud et Cnrs). Il est l'auteur de Mars, planète bleue ? (Odile Jacob, 2009), le meilleur livre récent sur l'histoire de Mars.

D'abord, en résumé très rapide, qu'apportent les différents articles ? Prenons les dans l'ordre de parution.

Celui du 3 juin provient de l'équipe scientifique du rover de la Nasa Spirit, dirigée par Steven Squyres (Cornell University, USA). Elle relate la découverte de roches carbonatées dans le cratère de Gusev, où s'est posé le robot mobile. Des roches qui témoignent de la présence d'eau dans le premier milliard d'années de la planète. Plus précisemment, dans de l'eau chaude, en liaison avec des activités volcaniques durant l'ère Noachienne.

Le second, du 13 juin, s'appuie sur des reconstitutions précises du relief de 52 deltas au nord de Mars, autour de la vaste plaine qui en occupe près du tiers. Des deltas qui sont positionnés le long de la "dichotomie martienne", cette limite entre les terres basses du nord, peu cratérisées donc de formation moins ancienne, et le reste de la planète. La carte ci-contre est issue de leur article. Elle présente le relief martien établi par le laser MOLA, de la sonde Mars Global Surveyor, le code couleur est trompeur, ce n'est pas parce qu'il y a du bleu, voire du violet, qu'il y a, ou avait de l'eau dans les basses terres. Ecrit par Gaetano Di Achille et Bryan Hynek, l'article conclut que l'alignement de ces deltas au plan altimétrique correspond à l'existence d'un océan il y a 3,5 milliards d'années.



Le troisième, paru aujourd'hui, résulte d'une coopération entre l'équipe scientifique de l'instrument OMEGA de Mars Express, dirigé par Jean-Pierre Bibring, et celle de l'instrument CRISM de la sonde Mars Reconnaissance Orbiter de la Nasa, deux satellites toujours en orbite martienne. Ces instruments sont capables d'étudier la minéralogie de Mars. Et si OMEGA fut le premier à réaliser une carte minéralogique de Mars, CRISM a l'avantage d'une résolution plus précise. Or, leur principal résultat, établi par OMEGA et confirmé par CRISM est qu'il n'y a pas de vastes régions carbonatées dans les premiers mètres de la vaste plaine nordique. L'article qui vient de paraître montre en revanche que l'on trouve quelques traces d'argiles hydratées dans les 9 cratères creusés dans cette plaine par des impacts assez profonds pour révéler les roches qui se trouvent sous l'épaisse couche de poussières et de lave qui recouvre l'ensemble. Cliquer sur la carte ci dessus, tirée de l'article, pour l'agrandir. Les ronds colorés sont les cratères où se trouvent des argiles hydratées, les points noirs ceux où il n'y en avait pas, montrant qu'il faut creuser assez profond et traverser toute la couche de basalte pour trouver la couche d'argile.



Comment réconcilier ces trois articles et surtout les rendre compatibles avec les cartes minéralogiques dressées par OMEGA et l'histoire de Mars qui en découle ? Une histoire qui repousse au delà de 4 milliards d'années, selon Bibring, l'existence de vastes océans.

Cette histoire repousse entre la formation de la planète, il y a environ 4,5 milliards d'années et 4 milliards, la phase où l'eau liquide a pu être stable sur de longues périodes - entre 200 et 300 millions d'années. Et former un cycle hydrologique complet, avec des océans, comme sur la Terre à la même époque, provenant des matériaux d'origine et de la pluie de comètes. Cela était possible car l'atmosphère de Mars était toujours là, avec beaucoup de gaz carbonique produisant un effet de serre puissant. Et que cette atmosphère était protégée du vent solaire - beaucoup plus fort et agressif qu'aujourd'hui, par une magnétosphère produite par la dynamo martienne. Puis, cette dynamo s'est éteinte, par défaut de carburant nucléaire dans les profondeurs de Mars, trop petite (à droite les traces paléomagnétiques vues par Mars Global Surveyor). Du coup, le vent solaire a soufflé l'atmosphère martienne, emportant simultanément CO2, azote et vapeur d'eau. Alors, les océans disparaissent.. Mais, il est tout de même resté de l'eau. Combien ? A la louche, on peut dire qu'à l'origine il y a des kilomètres d'eau, et qu'à la fin il y en a des mètres...



Au tout début de cette histoire, se glisse un épisode encore mystérieux, mais dont Jean-Pierre Bibring pense qu'il explique la morphologie martienne à grande échelle. Cette vaste plaine boréale aurait été fabriquée lors d'un impact gigantesque avec une quasi planète, un peu comme le scénario favori pour la formation de la Lune. En serait résulté un disque de poussières, où Phobos et Deimos se seraient formés, et la plaine du nord, envahie par les eaux après refroidissement. Finalement, la découverte relatée par le dernier article de Bibring conforte cette théorie, car elle montre qu'il y a eu de l'eau stable - en témoignent les argiles hydratées - partout sur la planète et pas seulement au sud. Mais que cette phase a pris fin dès il y a 4 milliards d'années. Ensuite, le volcanisme a fait remonter des roches basaltique du manteau - non sous la forme de volcans montagneux, mais de vastes épanchements un peu comme les Trapp sur Terre, qui ont recouvert toute la plaine, masquant les argiles hydratées sous des couches épaisses.

Pour lui, l'article de Squyres n'est pas contradictoire avec cette histoire. Car la phase finale du bombardement, et le volcanisme ont pu longtemps mobiliser l'eau stockée sous forme de glace interstitielle dans le sol martien. Provoquant des écoulements, certains massifs, dont la durée peut se compter en années, décennies, voire plus... mais pas de l'eau "stable sur longue durée".

En revanche, l'article de Di Achille pose problème. Pour Bibring, à la date proposée, 3,5 milliards d'années, il n'y aurait plus d'océan dans les plaines du nord, car il n'y a plus de dynamo, plus de magnétosphère, plus d'atmosphère épaisse. Donc, si les écoulements massifs qui ont provoqué les deltas sont incontestables, ils sont transitoires (il faut toujours se méfier des échelles de temps avec les géologues et les astrophysiciens, transitoire certes pour eux mais cela peut être très long pour nous...). Quant à leur apparent alignement altimétrique, il proviendrait non pas de leur rencontre avec un rivage marin... mais avec la limite de la plaine fabriquée par l'impact majeur. Bref, il y avait bien là un océan... mais avant les écoulements, et depuis son évaporation, le fond a été comblé par les épanchements magmatiques.



La morale de cette histoire, pour les agences spatiales, est claire : si l'on veut tenter de retrouver des bioreliques sur Mars, il faut viser les terrains accessibles où se trouvent les roches les plus anciennes de Mars et notamment ces fameuses argiles hydratées. Bref, le sud et non les basses terres du nord... tout le contraire de ce qui a été fait jusqu'à présent. Le débat sur le site que devra viser Mars Sample Return - aujourd'hui à l'état de projet NASA/ESA (dessin à droite du départ de l'échantillon martien) risque d'être très chaud.
L'article de Bibring est ici. Celui de Nature géoscience ici. Et celui de Squyres est ici.[/td][/tr][/table]