Science

Le Grand Canyon de Mars recèle de l’eau juste sous la surface

Des chercheurs découvrent des "quantités importantes d'eau" dans le plus grand canyon du système solaire.

Le satellite TGO Exomars, exploité par l’Agence spatiale européenne et l’agence spatiale russe Roscosmos, a découvert d’énormes quantités d’eau dans une région ressemblant aux Pays-Bas, au cœur de l’énorme système de canyons de Mars, Valles Marineris.

Valles Marineris, Mars' greatest canyon, is undoubtedly its most stunning scenery (ESA)
Le plus grand canyon du système solaire, Valles Marineris, est sans doute le paysage le plus spectaculaire de Mars (ESA).

L’instrument FREND de Trace Gas Orbiter (TGO) a découvert de l’eau sous la surface de Mars. L’instrument FREND cartographie l’hydrogène dans le premier mètre de la subsurface de la planète, ce qui est une mesure de la présence d’eau.

La présence d’eau sur Mars est bien documentée, bien que la grande majorité de cette eau soit située dans les régions polaires glaciales de la planète, où elle existe principalement sous forme de glace. En raison du fait que les températures près de l’équateur ne sont pas assez basses pour que la glace d’eau exposée soit stable, la glace d’eau n’existe pas à la surface près de l’équateur.

Plusieurs missions, notamment Mars Express de l’Agence spatiale européenne, ont recherché de l’eau proche de la surface de Mars, qui peut se trouver sous forme de glace recouvrant des grains de poussière au sol ou liée à des minéraux, à des latitudes plus basses, et en ont découvert de modestes quantités. Toutefois, ces recherches n’ont porté que sur la surface même de la planète ; il est possible que des réserves d’eau plus profondes, recouvertes de poussière, existent sous la surface.

Selon l’auteur principal de la nouvelle étude, Igor Mitrofanov, de l’Institut de recherche spatiale de l’Académie des sciences de Russie, « nous pouvons regarder jusqu’à un mètre sous cette couche de poussière et voir ce qui se passe réellement sous la surface de Mars et, plus important encore, localiser des oasis riches en eau » qui n’avaient pas été détectées par les instruments précédents sur la planète.

Dans le gigantesque système de canyons de Valles Marineris, « FREND a révélé une zone contenant une quantité inhabituellement élevée d’hydrogène : en supposant que l’hydrogène que nous voyons est lié à des molécules d’eau, jusqu’à 40 % du matériau proche de la surface dans cette région semble être de l’eau », a-t-il expliqué. « FREND a révélé une zone présentant une quantité inhabituelle d’hydrogène dans le colossal système de canyons de Valles Marineris », a-t-il poursuivi.

Les vallées profondes du chaos de Candor, qui font partie du système de canyons considéré comme prometteur dans notre recherche d’eau sur Mars, chevauchent la zone riche en eau, dont la taille correspond approximativement à celle des Pays-Bas.

L'orbiteur Mars Express a pris cette photo de Candor Chasma, l'un des plus grands canyons de la partie nord de Valles Marineris, en juillet 2006.
Des quantités significatives d’eau ont été découvertes dans la version massive du Grand Canyon sur Mars.

Mitrofanov et ses collègues ont examiné les observations de FREND de mai 2018 à février 2021, qui ont été utilisées pour cartographier la composition en hydrogène du sol martien en détectant des neutrons plutôt que de la lumière.

« Nous pouvons déterminer la quantité d’eau présente dans un sol en regardant les neutrons qu’il émet », explique le coauteur Alexey Malakhov, également de l’Institut de recherche spatiale de l’Académie des sciences de Russie. Les neutrons sont produits lorsque des particules hautement énergétiques, connues sous le nom de « rayons cosmiques galactiques », frappent Mars.

Les sols plus secs émettent plus de neutrons que les sols plus humides, et nous pouvons donc déduire la quantité d’eau contenue dans un sol en observant les neutrons qu’il émet. Par rapport aux observations antérieures de ce type, l’approche observationnelle unique de FREND offre une résolution spatiale beaucoup plus grande, ce qui nous permet de voir des caractéristiques de l’eau qui étaient auparavant invisibles. »

Le permafrost est une sorte de sol gelé

« Nous avons observé qu’une section clé de Valles Marineris était complètement submergée, avec beaucoup plus d’eau que ce que nous avions prévu. La situation ici est assez similaire à celle des zones de pergélisol sur Terre, où la glace d’eau survit en permanence sous un sol sec en raison de températures constamment basses. »

Cette eau pourrait être de la glace ou de l’eau qui s’est liée chimiquement à d’autres minéraux du sol. D’autres données, en revanche, indiquent que les minéraux trouvés dans cette région de Mars ne contiennent souvent qu’une infime fraction d’eau, une proportion bien inférieure aux dernières découvertes. « En général, nous pensons que cette eau est plus susceptible d’exister sous forme de glace », explique Alexey.

En raison des conditions de température et de pression près de l’équateur dans cette région de Mars, on constate souvent que la glace d’eau s’y évapore.

Pour l’eau liée chimiquement, les mêmes règles s’appliquent : le bon mélange de température, de pression et d’hydratation doit être présent afin d’empêcher les minéraux de perdre leur contenu en eau. Selon cette hypothèse, il doit y avoir un mélange unique de circonstances encore inconnues à Valles Marineris pour que l’eau survive, ou l’eau est réapprovisionnée d’une manière ou d’une autre.

Nous avons besoin de plus d’observations pour savoir avec certitude à quel type d’eau nous avons affaire, selon le co-auteur de la recherche, Hakan Svedhem, de l’ESTEC de l’ESA aux Pays-Bas. « Cette découverte est un premier pas remarquable, mais nous avons besoin de plus d’observations pour savoir avec certitude à quel type d’eau nous avons affaire », dit-il.

Quoi qu’il en soit, la découverte illustre les pouvoirs inégalés des capteurs TGO pour nous permettre de « voir » sous la surface de Mars, ainsi que la présence d’une réserve d’eau substantielle, pas trop profonde et facilement utilisable dans cette partie de la planète.

Emilie Dubois

Une fille dans l'informatique était mal vue à l'époque de mes études. C'est pour cette raison que l'on m'a cantonné à des rôles secondaires lors des travaux de groupe, notamment celui de centralisateur des informations. Ce rôle central, au final crucial, m'a plu. C'est comme cela que je suis devenue chef de projet. Plus tard, cette attirance pour l'information m'a poussé à suivre des cours de journalisme. Comme j'avais la propension de centraliser l'actualité technologique, un ami m'a dit un jour : «Emilie, tu peux le faire ». C'est comme cela que je me suis retrouvée embarquée dans l'aventure de MondeInfos.com. Vu mon boulot, ce sont surtout les nouvelles technologies qui m'intéressent le plus.

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