Eau sur Mars – que sait-on vraiment – partie 1

Les médias ont beaucoup épilogué sur la présence d’eau sur Mars, les dernières découvertes de ravines, etc… A Sci&Fi, on est pas fana de science faite sensationnelle et surtout inexacte. Si vous avez prêté attention à ce que diverses sources ont relaté, il semblerait que l’on ait découvert, au moins trois fois, qu’il y ait de l’eau sur Mars. Eh bien les choses sont un peu plus subtiles et complexes que cela ! Suivez-nous dans un petit voyage historique pour comprendre ce que les scientifiques ont réellement dit et ce que l’on sait vraiment ; vous verrez la réalité est toujours plus intéressante que les fabulations qu’ils voudraient nous faire croire.

Retour en arrière : 2009

banniere - sonde phoenix et site atterrissage sur Mars
Nous aurions pu commencer ce voyage bien plus tôt que cela mais c’est durant cette année que les premières observations conclusives nous sont parvenues grâce à la sonde Phoenix. Cette dernière est un atterrisseur (lander en anglais), donc statique, qui fut parachutée sur Mars en 2008 et était opérée par la NASA. Le site d’atterrissage avait été choisi pour sa proximité à l’Arctique martien ; un endroit similaire à notre Arctique où une calotte glaciaire permanente avance et se rétracte selon les saisons. A l’origine, l’on pensait que la calotte était composée uniquement de glace de CO2 (glace carbonique) mais depuis la mise en service du Mars Odyssey Orbiter en 2002, il y avait de bonnes raisons de penser qu’il y avait également de la glace d’eau. Ainsi, un site non loin de l’Arctique martien a été choisi puisque l’une des missions principales de Phoenix était de chercher de la glace d’eau et des molécules organiques sous la surface. Son autre but était de faire des relevés météorologiques aussi longtemps que ses batteries le lui permettaient. La sonde Phoenix a permis de faire quatre découvertes.

banniere 2 - sublimate de glace d eau et presence de sels sur Mars

Découverte 1 : glace d’eau (H2O) sous la surface

1) Le bras robotique ayant enlevé la couche de surface, des morceaux blancs étaient visibles. Après quatre jours martiens (appelés sols), ils ont commencé à disparaître. C’est le processus de sublimation (la transformation d’un solide directement en gas). A ces températures, la glace carbonique se serait sublimée beaucoup plus rapidement, ce ne pouvait donc être que de la glace d’eau.

2) La sonde avait des appareils capables de chauffer des échantillons mis en leur sein et d’analyser les gaz qui s’en échappaient. Lorsque des échantillons de sols sous-surfaciques ont été testés, les scientifiques ont détecté de la vapeur d’eau aux environs de 0°C ainsi qu’à de très hautes températures (entre 295 et 735°C), ce qui laisse supposer que certains minéraux contenaient du H2O.

Découverte 2 : présence de sels solubles

Des perchlorates de magnésium et de calcium (formules chimiques : Mg(ClO4)2 et Ca(ClO4)2) ont notablement été détectés. Ceux-ci sont des sels hautement solubles dans l’eau ; ils ont la propriété d’attirer l’eau et de réduire la température à laquelle elle gèle.

Découverte 3 :  carbonate de calcium et son rapport au passé de Mars

Du carbonate de calcium a été détecté dans des échantillons de sols, représentant entre 3 et 5% du poids total. Ce pourcentage plutôt élevé suggère que ces carbonates ont été formés par des processus similaires à ceux sur Terre, c’est à dire dans de l’eau liquide. Sur Terre, du CO2 gazeux dissout et des ions calcium peuvent se lier dans une étendue d’eau ; le carbonate de calcium se précipite alors au fond. Ainsi, par le passé, Mars devait avoir de l’eau liquide de manière régulière : soit stable (telle une mer) soit épisodique (ce qui pouvait être quotidiennement, saisonnièrement ou autre). Toutefois, cela ne nous donne pas une idée de la quantité d’eau : il y aurait pu aussi bien y avoir un océan qu’une fine pellicule d’eau recouvrant la surface.

banniere 3 - polygones de pergelisol et cycle de l'eau simplifie de l Arctique martien

Découverte 4 : cycles de l’eau et météorologique de l’Arctique martien

Eté : il y a une plus grande quantité de poussière et de vapeur d’eau dans l’atmosphère. Parfois, des sortes de cirrus se forment au-delà de 10km d’altitude. En effet, sur Mars, l’H2O semble avoir besoin d’une température de -65°C pour former des cristaux. La surface de l’Arctique ressemble à des endroit froids et secs sur Terre avec des formations polygonals au sol (voir photos ci-dessus).
Automne : la température chute, menant à la formation de nuages plus bas en altitude (max 4km) et persistant durant la nuit. Il peut même commencer à « neiger » ; en fait il s’agit de cristaux de glaces qui tombent. Les températures ne sont pas suffisamment basses pour que de la glace carbonique se forme. Pendant la journée, toute glace à la surface se sublime et les nuages se dissipent.
Hiver : les températures sont basses, des nuages se forment la nuit et restent longtemps (voire toute la journée). Dans ces conditions, la glace d’eau reste au sol et crée une couche de glace persistente (la calotte glaciaire s’agrandit). Il est probable que la glace de CO2 vient s’ajouter plus tard lorsque les températures permettent sa formation (-120°C sur Mars). Il y aussi moins de poussière dans l’atmosphère.
Printemps : inconnu puisque la sonde Phoenix n’a pas survécu après cinq mois de mission et n’a pu être recontactée. Par la suite, elle a été photographiée complètement recouverte de glace carbonique en plein hiver martien, les composants électroniques et les panneaux solaires n’auront pas survécus aux dommages.

Ce que l’on savait à ce point

1) Les observations au sol ont confirmé qu’il y avait de la glace d’eau en sous-surface même durant l’été martien.
2) Il existe une sorte de cycle de l’eau près de l’Arctique martien où la vapeur se condense en nuages puis tombe sous forme de glace. Selon la saison, l’eau va se sublimer ou rester au sol sous forme de morceaux ou de couche.
3) Plusieurs types de résidus indiquent que Mars a dû passer par une phase plus humide avec des étendues d’eau liquide au minimum saisonnières, lorsque les températures étaient dessus de 0.

Cela indique-t-il la présence d’eau liquide aujourd’hui ? Non.
Cela indique-t-il la possibilité de Vie présente ou passée ? Non.
Mais du H2O est présent, en petite quantité, sous deux formes, gazeuse ou solide, mais jamais liquide.

Intéressé(e) par Mars, avez-vous déjà lue l’infographie « La planète des robots » ?

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Références :
NASA, 2008, NASA’s Phoenix Spacecraft Lands at Martian Arctic Site.
Boynton, H.W. et al (2009) Evidence for Calcium Carbonate at the Mars Phoenix Landing Site. Science.
Hecht, M. H. et al. (2009) Detection of perchlorate and the soluble chemistry of martian soil at the Phoenix lander site. Science.
Smith, P.H. et al (2009) H2O at the phoenix landing site. Science.
Whiteway, J.A. et al (2009) Mars Water-Ice Clouds and Precipitation. Science.
Navarro-Gonzalez, R. et al. (2010) Reanalysis of the Viking results suggests perchlorate and organics at midlatitudes on Mars. J. Geophys. Res.
Agence Spatiale Canadienne, janvier 2010, Résumé de la mission.

Crédits visuels (par ordre d’apparition) :
Bannière 1
NASA/JPL/Corby Waste, Phoenix Lander
Glen Fergus, Mars Phoenix lander close 125.74922W 68.21883N.

Bannière 2
NASA, Disappearing Ice In Color.
Illustration personelle.

Bannière 3
NASA, Permafrost polygons on Mars.
Anthonares, Permafrost polygons on Earth.
Nuages, modifiés de Presentation magazine, Cirrus cloud.
Illustration personelle.

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