De l'eau sur Mars?

Résumé général

Après 3 années de travail sur Mars, la mission des deux Twin Rovers tend à montrer que, sur la planète rouge, les sédiments que l'on trouve sont essentiellement le fait du volcanisme -et pas des océans, comme ç'a été le cas sur Terre. Pour ce qui est des plaines de Meridiani Planum, il y a sans doute existé une vaste surface d'eau, de type océan ou mer. Pour ce qui est du Gusev Crater, l'activité y a été volcanique, en liaison avec des volumes de saumure, et elle a mené à la formation de sédiments de vers 2 m d'épaisseur. A Meridiani Planum, de plus, l'existence d'un océan a dû alterner avec des périodes plus sèches, où n'ont dû subsister que des sortes de lagunes très peu profondes. L'activité explosive, à Gusev, a été due, techniquement, au fait que des flots de lave sont entrés en contact avec des poches d'eau saumâtre, déclenchant une activité explosive. Le basalte, ainsi fragmenté, s'est redéposé en sédiments (au sein desquels on trouve des morceaux plus gros, des "bomb sags" en anglais, qui ont également été projetés)
Une autre évidence trouvée par les deux rovers est que l'eau, qui a été impliquée dans les processus qu'ils ont découverts, est toujours de type salée. Cela pourrait avoir représenter un obstacle à la vie, même si cela n'est pas nécessairement insurmontable. On peut se défaire, par ailleurs, de cette idée que ces couches de sédiments que l'on voit dans les cratères pourraient être un lieu idéal pour préserver des fossiles. Ces environnements liés à l'eau datent de milliards d'années. D'autres lieux semblent moins salés et les roches pourraient s'y être formées via de l'eau dissolvant les minéraux de roches volcaniques

La question générale de l'eau sur les sites des deux rovers s'établit, en mars 2015, à celle de l'eau salée (ou acide) et de l'eau réellement favorable à la vie

Une mer importante à Meridiani Planum?

C'est dans les plaines de Meridiani Planum que de l'eau dans le passé martien semble le plus plausible. L'eau y était de l'eau souterraine acide qui, de temps à autre atteignait la surface et s'évaporant, laissant des sels. Si les sédiments trouvés dans le cratère d'atterrissage étaient la preuve nette de lagunes avec un maximum de 5 cm (2 pouces) -voire plus- d'eau en mouvement, les couches vues à Endurance Crater, ce cratère plus grand situé dans la zone d'atterrissage, étaient plus profondes. Opportunity y a vu les traces de la même activité mais jusqu'au fond du cratère. D'autre part, des vues d'orbite montrent que Meridiani Planum comporte des couches de roches très épaisses. Meridiani Planum pourrait bien avoir été à la fois le lieu d'un océan ou d'une grande mer et le lieu où des lagunes salées ont aussi existé. On ne peut cependant pas exclure que, même à un niveau profond, les mécanismes de sédimentation puissent s'expliquer par le recyclage par l'eau ou le vent de matériau volcanique. Le grand cratère suivant, le cratère Victoria, qui donnait accès à des couches encore plus profondes, a confirmé que les plaines de Meridiani Planum avaient bien été structurées par l'eau et que, de plus, la région avait comporté des dunes. Ces grands cratères d'impact ont ainsi fracturé les couches sédimentaires qui étaient dues à l'eau dans la région. La cible suivante du rover Opportunity est un cratère encore plus grand, le Endeavour Crater mais, de plus, il est également plus âgé et il donnera donc accès à des couches géologiques qui, elles, dateront donc d'avant les sédiments de Meridiani Planum qui sont liés à l'eau. Cela permettra sans doute de compléter la vision, dans le temps, de cette région de Mars

Les études menées par le rover Opportunity dans le cratère Victoria permettent une vue plus claire de ce qui s'est passé dans les plaines de Meridiani Planum il y a des milliards d'années. Ainsi, de l'eau acide, en grande quantité, est apparue, par intervalles et a interagi avec des roches d'origine volcaniques. Cela a produit des sels de sulfate ainsi que des sables riches en ces matériaux. Puis les vents ont transformé ces sables en dunes. De nouveaux épisodes aqueux ont ensuite transformé ces dunes en grès. Enfin, une altération de ces grès par d'autres épisodes liquides ont produit les sphérules riches en fer que l'on rencontre dans la région, qui ont été produites de la dissolution des éléments salins. Les sphérules trouvées par Opportunity dans les couches profondes du cratère étaient plus grandes que celles des couches supérieures, indiquant que l'action des nappes d'eau était plus intense à des profondeurs plus grandes. Des sphérules, mesurant jusqu'à 3mm (1/8ème de pouce), ont été trouvées par le rover Curiosity, en 2013, dans le cratère Gale mais elles ne présentent pas la composition riche en fer de celles d'Opportunity. Les vents martiens continuent encore aujourd'hui de façonner les paysages martiens et, par exemple, réduisent la taille des cratères d'impact. Le cratère Victoria, par exemple, lorsqu'il fut créé par un impact, faisait 600 m (2000 ft) de diamètre et 125 m (400 ft) de profondeur; l'érosion éolienne l'a ensuite progressivement aggrandi, découpant les bords et remplissant le fond; le diamètre du cratère a ainsi été aggrandi de 25% et sa profondeure réduite de 40%. Les couches les plus basses du crater contiennent moins de souffre et de fer mais plus d'aluminium et de silicates, ce qui correspond à ce qui avait été trouvé dans le cratère Endurance

Au cratère Endeavour, ensuite, les études ont montré des veines de gypse une forte concentration de minéraux argileux, ce qui est la preuve d'une eau neutre et non pas acide, donc plus favorable à la vie microbienne

Gusev: seulement de l'eau volcanique?

L'eau qui a existé au cratère Gusev est plus vraisemblablement d'origine volcanique, la preuve ayant été apportée que Mars, dans le passé, a été un endroit chaud, humide, violent, connaissant des explosions volcaniques, une activité hydrothermale et des évents de vapeur. Dans la plaine qui sépare les petits cratères d'impact sur le fond du cratère principal, Spirit a cependant aussi trouvé des "hollows", des lagunes miniatures où un processus d'eau saumâtre peut impliquer de l'eau sous-jacente remontant à la surface et un sol salé. Pour ce qui est du volcanisme, le rover, dans la plaine, a trouvé des roches qui semblent avoir subi un processus volcanique, puis, sur les pentes des Columbia Hills, il a trouvé des sédiments. Comme ceux-ci étaient au même angle que la pente, les données n'étaient que peu exploitables. Vers mai 2005 enfin, le rover a trouvé de véritables zones de sédiments. Les premiers résultats montrent que tous sont le résultat de l'accrétion de matériau volcanique, lequel est probablement consécutif à de fortes et fréquentes explosions volcaniques dans le cratère Gusev. Des cendres et des débris se sont déposés de différentes façons, puis ont été altérées par de l'eau (laquelle existait alors en grandes quantités dans le cratère). Il semble donc bien, qu'à Gusev, l'eau participe à un processus de remodelage de matériau volcanique: il y a eu, dans la région, une forte activité volcanique qui a duré dans le temps et, dans le même temps, il y a eu de fortes quantités d'eau

Une récente étude des données collectées par Spirit en 2005 dans les Columbia Hills a révélé de fortes concentrations de carbonate, lequel trouve son origine dans des conditions avec eau et quasi neutres mais qui se dissout dans l'acide. L'eau qui a existé à cet endroit n'était donc pas acide. Jusque là, les rovers ont trouvé des preuves d'environnement avec eau sur Mars mais soit il s'agit d'environnement possiblement ou sûrement acides donc moins favorable à la vie. La découverte montre donc que des conditions fortement favorables à la vie semblent avoir existé, à un moment, à cet endroit du Gusev Crater. Les scientifiques ont cherché des dépôts massifs de carbonate sur Mars pendant des années mais sans vraiment de succès: de nombreux canaux d'écoulement apparemment taillés par de l'eau liquide laissent penser que Mars fut autrefois plus chaude que de nos jours du fait d'un climat globalement plus chaud pour cause d'une atmosphère plus dense que celle d'aujourd'hui. Cette ancienne atmosphère martienne était probablement riche en dioxyde de carbone puis ce gaz constitue aujourd'hui presque l'essentiel de l'atmosphère de Mars. Aussi, s'est-on posé la question de savoir où tout ce gaz avait disparu. Certains pensent qu'il avait disparu dans le vide de l'espace. D'autres ont émis l'hypothèse que le dioxyde de carbone s'est mélangé à l'eau dans des conditions telles qu'elles ont formé des minéraux carbonés et, dans les années 1990, on pensait que le carbonate, ainsi, serait abondant sur la planète. Cependant les spectromètres des orbiters n'ont trouvé de dépôts abondants de carbonate que dans un seul endroit. Le reste est distribué en petites quantités, partout sur Mars, mélangé à la poussière du sol. En 2010, Spirit a aussi découvert que de l'eau de fonte de neige ou de givre s'est relativement récemment infiltrée sous la surface, de façon continue; de fins films d'eau, ainsi, ont pénétré le sol au cours des périodes cycliques de changement du climat martien, enfonçant des minéraux solubles tout en laissant les minéraux moins solubles près de la surface. Les minéraux relativement insolubles semblent être de l'hématite, du silicium et du gypse. Des sulfates de fer, plus solubles ont donc été dissous et entraˆné dans le sol par l'eau. La surface, elle, continue d'être recouverte par du sable et de la poussière transportée par les vents

Alors qu'en 2007, dans les Columbia Hills, la roue avant-droit en panne de Spirit râclait le sol, cela a permis de faire apparaître du sol de couleur blanche. Il s'agissait de silicium pur, amenant la preuve qu'il y a eu autrefois, là, des sources chaudes ou des évents de vapeur sur le site Gusev, lesquels ont pu également fournir des conditions favorables à la vie. Le sol riche en silicium est proche d'un bas-plateau appelé "Home Plate". Les recherches menées au site Gusev montrent bien que Mars, dans le passé, a présenté une image différente de celle qu'on imagine: un lieu violent où l'eau interagissant avec des roches brûlantes donnait naissance à des explosions volcaniques spectaculaires