Août 2003

De l'eau a coulé en abondance sur Mars dans le passé, et les traces d'érosion importantes visibles sur les terrains primitifs (parois de cratères dégradées, bassins comblés de dépôts) font généralement penser que la planète a dû connaître un climat moins glacial et plus humide au début de son histoire, peut-être pendant 800 millions d'années. Or, l'eau, en présence du gaz carbonique atmosphérique, possède une activité chimique qui, sur cette durée, aura eu très largement le temps de laisser des traces importantes. En effet, les précipitations (pluie, neige ?) et les ruissellements réagissent avec les roches pour former des carbonates. Ceux-ci, transportés par les eaux, devraient s'être déposés en couches épaisses là où les eaux se seraient rassemblées (lacs de cratères et de bassins, océan boréal ?).

Compte tenu de sa signification scientifique, la mise en évidence de ces carbonates était un des objectifs majeurs de la mission Mars Global Surveyor. A cette fin, la sonde met en oeuvre un spectromètre infrarouge (Thermal Emission Spectrometer, TES) capable d'identifier les minéraux des terrains qu'elle survole en analysant la lumière infrarouge émise par le sol. Sa résolution spatiale n'est que de quelques km, ce qui est assez grossier et ne permet pas d'identifier une concentration minérale de taille inférieure. Par contre, des étendues sédimentaires correspondant, par exemple, au fond d'un lac, devraient être visibles… à moins qu'elles n'aient été amplement masquées par d'autres dépôts ultérieurs : coulées de lave, cendres volcaniques, sable ou poussière amenés par les vents.

Schéma du TES (doc. ASU)

L'identification des raies correspondant à un minéral précis n'est pas chose facile et le dépouillement des mesures représente un travail long et complexe. Il faut apporter aux relevés de nombreuses corrections, en particulier du fait de la présence de l'atmosphère. Déception : jusqu'à récemment, après presque 6 années de mesures, rien n'avait été décelé ; le spectromètre était-il réellement capable d'identifier les fameux minéraux ?

Mais voici que, dans un communiqué datant du 18 août, le JPL annonce que le TES a bien détecté des carbonates, mais… uniquement dans la poussière martienne, qui en contiendrait 2 à 5 %. " Cela prouve que le spectromètre est capable de les voir, et que ceux-ci peuvent exister à la surface de la planète ", commente le Dr Philip Christensen, leader de ces investigations. " Nous pensons que ces traces ne proviennent pas de dépôts d'un ancien océan, mais d'une réaction directe de l'atmosphère, qui contient de faibles quantités d'eau, avec la poussière. Un de ses collègues, le Dr. Joshua Bandfield, qui a passé une année a améliorer les techniques permettant d'extraire de l'énorme quantité d'informations la signature des carbonates, ajoute : " ce que nous ne voyons pas, ce sont des concentrations massives de carbonates, nous ne voyons pas les falaises de Douvres ! Par contre, nous décelons des carbonates dans toutes les étendues de poussière. "

A titre d'illustration : courbes d'émissivité de différents carbonates (à gauche, liaison C-O) et de minéraux contenant des oxydes de fer (à droite, liaison Fe-O), en fonction de la longueur d'onde (en microns, en haut). Les carbonates ont des signatures bien différentes de celles des oxydes (mais ne se distinguent entre eux que par de subtiles variations de position des minima). Difficulté : retrouver ces caractéristiques quand elles sont mélangées à celles de nombreux autres minéraux (doc. ASU).

Maintenant que les capacités de détection du spectromètre semblent vérifiées, la non mise en évidence de dépôts massifs milite, aux yeux de ces chercheurs, pour une planète qui n'aurait pas connu, contrairement à l'opinion la plus répandue, une jeunesse " chaude et humide " : Mars aurait toujours été la planète froide et gelée que nous connaissons aujourd'hui. Ils émettent même l'hypothèse que la captation directe du gaz carbonique par réaction sur les grains de poussière est responsable de la disparition rapide d'une atmosphère initiale plus épaisse et, par voie de conséquence, du refroidissement de la planète. D'après Bandfield, " quelques pourcents de carbonates dans la croûte superficielle de la planète suffisent pour séquestrer plusieurs fois l'équivalent de notre pression atmosphérique de gaz carbonique ".

Il ne faudrait cependant pas conclure à des certitudes, car il resterait à réconcilier l'interprétation de Christensen et de ses collègues avec les nombreuses traces d'écoulement et de stagnation d'eau. Si beaucoup peuvent être attribuées à des phénomènes de faible durée géologique, l'érosion intense des terrains primitifs semble au contraire témoigner d'une activité durable (plusieurs centaines de millions d'années). Il se pourrait que les carbonates soient masqués. Les deux rovers MER devraient apporter leur contribution à ce dossier, tellement important pour la reconstitution du passé climatique de la planète.

Carte altimétrique MOLA montrant quelques traces typiques de l'érosion intense des terrains anciens (région de Terra Cimmeria, 161°E / 173°E, 20°S / 26°S). M : massifs témoins, IB : bassin d'impact hautement érodé, BC : cratères avec brêche dans leur rempart, DC : cratères dégradés (FC : cratère récent) (d'après R.P. Irwin et T.A. Maxwell, 6th International Conference on Mars, 2003).

Photographie Viking du quadrant supérieur gauche de la carte, montrant en particulier la forte dégradation du cratère DC et un système de drainage (flèches) du bassin d'impact IB.

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