Grâce aux nombreuses missions qui ont étudié Mars ces dernières années, les scientifiques savent qu'il y a environ 4 milliards d'années, la planète était un endroit très différent. En plus d'avoir une atmosphère plus dense, Mars était également un endroit plus chaud et plus humide, avec de l'eau liquide couvrant une grande partie de la surface de la planète. Malheureusement, alors que Mars a perdu son atmosphère au cours de centaines de millions d'années, ces océans ont progressivement disparu.
La date et le lieu de formation de ces océans ont fait l'objet de nombreuses recherches et débats scientifiques. Selon une nouvelle étude d'une équipe de chercheurs de l'UC Berkeley, l'existence de ces océans était liée à la montée du système volcanique de Tharis. Ils théorisent en outre que ces océans se sont formés plusieurs centaines de millions d'années plus tôt que prévu et n'étaient pas aussi profonds que prévu.
L'étude, intitulée «Timing des océans sur Mars à partir de la déformation du littoral», a récemment paru dans la revue scientifique La nature. L'étude a été menée par Robert I. Citron, Michael Manga et Douglas J. Hemingway - un étudiant diplômé, professeur et chercheur postdoctoral du Département des sciences de la Terre et des planètes et du Center for Integrative Planetary Science à UC Berkeley (respectivement).
Comme Michael Manga l'a expliqué dans un récent communiqué de presse de Berkeley News:
«L'hypothèse était que Tharsis s'est formé rapidement et tôt, plutôt que progressivement, et que les océans sont venus plus tard. Nous disons que les océans sont antérieurs et accompagnent les effluves de lave qui ont fait Tharsis. "
Le débat sur la taille et l’étendue des océans passés de Mars est dû à certaines incohérences qui ont été observées. Essentiellement, lorsque Mars a perdu son atmosphère, ses eaux de surface auraient gelé pour devenir du pergélisol souterrain ou se seraient échappées dans l'espace. Les scientifiques qui ne croient pas que Mars avait des océans soulignent le fait que les estimations de la quantité d’eau qui aurait pu être cachée ou perdue ne sont pas cohérentes avec les estimations de la taille des océans.
De plus, la glace qui est maintenant concentrée dans les calottes polaires ne suffit pas pour créer un océan. Cela signifie que soit moins d'eau était présente sur Mars que les estimations précédentes ne l'indiquent, soit qu'un autre processus était responsable de la perte d'eau. Pour résoudre ce problème, Citron et ses collègues ont créé un nouveau modèle de Mars où les océans se sont formés avant ou en même temps que la plus grande entité volcanique de Mars - Tharsis Montes, il y a environ 3,7 milliards d'années.
Étant donné que Tharsis était plus petit à l'époque, il n'a pas causé le même niveau de déformation crustale que par la suite. Cela aurait été particulièrement vrai des plaines qui couvrent la majeure partie de l'hémisphère nord et qui auraient été un ancien fond marin. Étant donné que cette région n'avait pas subi le même changement géologique qui serait survenu plus tard, elle aurait été moins profonde et aurait retenu environ la moitié de l'eau.
"L'hypothèse était que Tharsis s'est formé rapidement et tôt, plutôt que progressivement, et que les océans sont venus plus tard", a déclaré Manga. "Nous disons que les océans sont antérieurs et accompagnent les effluves de lave qui ont fait Tharsis."
De plus, l'équipe a également émis l'hypothèse que l'activité volcanique qui a créé Tharsis pourrait être responsable de la formation des premiers océans de Mars. Fondamentalement, les volcans auraient craché des gaz et des cendres volcaniques dans l'atmosphère, ce qui aurait entraîné un effet de serre. Cela aurait réchauffé la surface au point que de l'eau liquide pourrait se former et aurait également créé des canaux souterrains permettant à l'eau d'atteindre les plaines du nord.
Leur modèle contredit également d'autres hypothèses antérieures sur Mars, à savoir que ses rivages proposés sont très irréguliers. Essentiellement, ce qui est supposé avoir été un «front de mer» sur l'ancienne Mars varie en hauteur d'un kilomètre; alors que sur Terre, les rivages sont de niveau. Cela aussi s'explique par la croissance de la région volcanique de Tharsis, il y a environ 3,7 milliards d'années.
À l'aide des données géologiques actuelles de Mars, l'équipe a pu retracer comment les irrégularités que nous voyons aujourd'hui auraient pu se former au fil du temps. Cela aurait commencé lorsque le premier océan de Mars (Arabie) a commencé à se former il y a 4 milliards d'années et était sur le point d'assister aux premiers 20% de la croissance de Tharsis Montes. Au fur et à mesure que les volcans se sont développés, la terre est devenue déprimée et le rivage s'est déplacé avec le temps.
De même, les rivages irréguliers d’un océan subséquent (Deuteronilus) peuvent être expliqués par ce modèle en indiquant qu’il s’est formé au cours des 17 derniers% de la croissance de Tharsis - il y a environ 3,6 milliards d’années. La caractéristique d'Isidis, qui semble être un ancien lit de lac légèrement retiré du rivage Utopia, pourrait également être expliquée de cette façon. Alors que le sol se déformait, Isidis a cessé de faire partie de l'océan septentrional et est devenu un lit de lac connecté.
«Ces rives auraient pu être mises en place par une grande masse d'eau liquide qui existait avant et pendant la mise en place de Tharsis, plutôt qu'après», a expliqué Citron. Ceci est certainement compatible avec l'effet observable que Tharsis Mons a eu sur la topographie de Mars. Son volume crée non seulement un renflement de l'autre côté de la planète (le complexe volcanique Elysium), mais un système de canyon massif entre les deux (Valles Marineris).
Cette nouvelle théorie explique non seulement pourquoi les estimations précédentes sur le volume d'eau dans les plaines du nord étaient inexactes, mais elle peut également expliquer les réseaux de vallée (coupés par l'eau qui coule) qui sont apparus à peu près au même moment. Et dans les années à venir, cette théorie peut être testée par les missions robotiques que la NASA et d'autres agences spatiales envoient sur Mars.
Considérez la mission d'exploration intérieure de la NASA à l'aide des missions d'enquête sismique, de géodésie et de transport de chaleur (InSight), qui devrait être lancée en mai 2018. Une fois arrivé sur Mars, cet atterrisseur utilisera une suite d'instruments avancés - qui comprend un sismomètre, une sonde de température et instrument de radio-science - pour mesurer l'intérieur de Mars et en savoir plus sur son activité géologique et son histoire.
Entre autres choses, la NASA prévoit qu'InSight pourrait détecter les restes de l'ancien océan de Mars gelés à l'intérieur, et peut-être même de l'eau liquide. Aux côtés du Mars 2020 rover, le ExoMars 2020et d'éventuelles missions en équipage, ces efforts devraient fournir une image plus complète du passé de Mars, qui comprendra quand les grands événements géologiques se sont produits et comment cela a pu affecter l'océan et les côtes de la planète.
Plus nous en apprenons sur ce qui s'est passé sur Mars au cours des 4 derniers milliards d'années, plus nous en apprenons sur les forces qui ont façonné notre système solaire. Ces études contribuent également grandement à aider les scientifiques à déterminer comment et où les conditions de vie peuvent se former. Cela (nous l'espérons) nous aidera à retrouver la vie dans un autre système stellaire un jour!
Les conclusions de l’équipe ont également fait l’objet d’un document présenté cette semaine à la 49e conférence scientifique lunaire et planétaire à The Woodlands, au Texas.
Autres nouvelles: Berkeley News, La nature
