Il y a des milliards d’années, la planète rouge était bien plus bleue; selon des preuves encore trouvées à la surface, une eau abondante a coulé sur Mars et a formé des piscines, des lacs et des océans profonds. La question est donc de savoir où est passée toute cette eau?
La réponse: nulle part. Selon de nouvelles recherches de Caltech et du JPL, une partie importante de l’eau de Mars – entre 30 et 99% – est emprisonnée dans les minéraux de la croûte terrestre. La recherche remet en question la théorie actuelle selon laquelle l’eau de la planète rouge s’est échappée dans l’espace.
Alors que l’on soupçonnait auparavant que la majeure partie de l’eau de Mars était perdue dans l’espace, une partie importante – entre 30 et 90 pour cent – a été perdue à cause de l’hydratation de la croûte, selon une nouvelle étude. Une partie de l’eau a été libérée de l’intérieur via le volcanisme, mais pas assez pour reconstituer l’approvisionnement autrefois important de la planète. Les preuves du sort de l’eau ont été trouvées dans le rapport du deutérium à l’hydrogène dans l’atmosphère et les roches de la planète. Crédit d’image: Caltech
L’équipe Caltech / JPL a découvert qu’il y a environ quatre milliards d’années, Mars abritait suffisamment d’eau pour avoir recouvert la planète entière dans un océan d’environ 100 à 1 500 mètres de profondeur; un volume à peu près équivalent à la moitié de la Terre de l’océan Atlantique. Mais, un milliard d’années plus tard, la planète était aussi sèche qu’elle l’est aujourd’hui.
Auparavant, des scientifiques cherchant à expliquer ce qui était arrivé à l’eau qui coulait sur Mars avaient suggéré qu’elle s’était échappée dans l’espace, victime de la faible gravité de Mars. Bien que de l’eau ait effectivement quitté Mars de cette façon, il semble maintenant qu’une telle évasion ne peut pas expliquer la majeure partie de la perte d’eau.
Cette vue globale de Mars est composée d’environ 100 images Viking Orbiter. Crédits: NASA / JPL-Caltech / USGS
«L’évasion atmosphérique n’explique pas complètement les données dont nous disposons sur la quantité d’eau qui existait autrefois sur Mars», déclare Eva Scheller (MS 20), candidate au doctorat de Caltech (MS 20), auteur principal d’un article sur la recherche publié par la revue. Science et présenté le même jour à la Lunar and Planetary Science Conference (LPSC). Les co-auteurs de Scheller sont Bethany Ehlmann, professeur de science planétaire et directrice associée du Keck Institute for Space Studies; Yuk Yung, professeur de science planétaire et chercheur principal au JPL; Danica Adams, étudiante diplômée de Caltech; et Renyu Hu, chercheur scientifique du JPL. Caltech gère JPL pour la NASA.
L’équipe a étudié la quantité d’eau sur Mars au fil du temps sous toutes ses formes (vapeur, liquide et glace) et la composition chimique de l’atmosphère et de la croûte actuelles de la planète grâce à l’analyse de météorites ainsi qu’à l’utilisation des données fournies par les rovers et les orbiteurs de Mars. , en regardant en particulier le rapport du deutérium à l’hydrogène (D / H).
L’eau est composée d’hydrogène et d’oxygène: H2O. Cependant, tous les atomes d’hydrogène ne sont pas créés égaux. Il existe deux isotopes stables de l’hydrogène. La grande majorité des atomes d’hydrogène n’ont qu’un seul proton dans le noyau atomique, tandis qu’une infime fraction (environ 0,02%) existe sous forme de deutérium, ou hydrogène dit «lourd», qui contient un proton et un neutron dans le noyau.
L’hydrogène plus léger (également connu sous le nom de protium) échappe plus facilement à la gravité de la planète dans l’espace que son homologue plus lourd. Pour cette raison, la fuite de l’eau d’une planète via la haute atmosphère laisserait une signature révélatrice sur le rapport du deutérium à l’hydrogène dans l’atmosphère de la planète: il resterait une portion démesurée de deutérium.
Cependant, la perte d’eau uniquement à travers l’atmosphère ne peut expliquer à la fois le signal deutérium en hydrogène observé dans l’atmosphère martienne et de grandes quantités d’eau dans le passé. Au lieu de cela, l’étude propose qu’une combinaison de deux mécanismes – le piégeage de l’eau dans les minéraux dans la croûte de la planète et la perte d’eau dans l’atmosphère – peut expliquer le signal deutérium-hydrogène observé dans l’atmosphère martienne.
Lorsque l’eau interagit avec la roche, l’altération chimique forme des argiles et d’autres minéraux hydratés qui contiennent de l’eau dans le cadre de leur structure minérale. Ce processus se produit aussi bien sur Terre que sur Mars. Parce que la Terre est tectoniquement active, la vieille croûte fond continuellement dans le manteau et forme une nouvelle croûte aux limites des plaques, recyclant l’eau et d’autres molécules dans l’atmosphère par le volcanisme. Mars, cependant, est principalement inactif sur le plan tectonique, de sorte que le «séchage» de la surface, une fois qu’il se produit, est permanent.
«Les évasions atmosphériques ont clairement joué un rôle dans la perte d’eau, mais les découvertes de la dernière décennie des missions sur Mars ont montré qu’il y avait cet énorme réservoir d’anciens minéraux hydratés dont la formation diminuait certainement la disponibilité de l’eau au fil du temps», explique Ehlmann.
«Toute cette eau a été séquestrée assez tôt, puis n’a jamais été recyclée», dit Scheller. La recherche, qui s’appuyait sur des données provenant de météorites, de télescopes, d’observations par satellite et d’échantillons analysés par des rovers sur Mars, illustre l’importance de disposer de multiples façons de sonder la planète rouge, dit-elle.
Ehlmann, Hu et Yung ont déjà collaboré à des recherches visant à comprendre l’habitabilité de Mars en retracer l’histoire du carbone, puisque le dioxyde de carbone est le principal constituant de l’atmosphère. Ensuite, l’équipe prévoit de continuer à utiliser les données de composition isotopique et minérale pour déterminer le devenir des minéraux azotés et soufrés. En outre, Scheller prévoit de continuer à examiner les processus par lesquels l’eau de surface de Mars a été perdue dans la croûte en utilisant des expériences de laboratoire qui simulent les processus d’altération martienne, ainsi que par l’observation de la croûte antique par le Persévérance vagabond. Scheller et Ehlmann aideront également dans les opérations de Mars 2020 à collecter des échantillons de roches pour le retour sur Terre, ce qui permettra aux chercheurs et à leurs collègues de tester ces hypothèses sur les moteurs du changement climatique sur Mars.
Écrit par Robert Perkins
La source: Caltech
