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De l’eau liquide sur la jeune planète Mars

Représentation artistique d'un océan à la surface de Mars.

Représentation artistique d'un océan à la surface de Mars

Photo : NASA

Radio-Canada

Il y a 4,4 milliards d’années, l’atmosphère martienne était suffisamment chaude pour maintenir de l’eau à l’état liquide, montre une équipe internationale de scientifiques qui a étudié la composition d'une météorite martienne.

Dans leurs travaux, le géologue Zhengbin Deng de l’Institut de physique du globe de Paris et ses collègues européens et japonais ont examiné la météorite NWA 7034, un fragment de roches éjecté de Mars lors d’un impact et parvenu sur Terre après un long voyage interplanétaire.

La météorite martienne NWA 7034, surnommée « beauté noire ».

La météorite martienne NWA 7034, surnommée « beauté noire », pèse 320 g. Elle a été découverte dans le désert du Sahara.

Photo : NASA

Surnommée Beauté noire, la météorite découverte au Maroc en 2011 est l’une des quelques 300 météorites martiennes mises au jour sur Terre jusqu’à aujourd’hui. Elle est unique pour deux raisons :

  • Sa composition chimique est similaire aux roches de l’hémisphère sud de Mars ;
  • Elle contient les plus anciens fragments de la croûte de Mars connus, qui peuvent remonter à 4,4 milliards d’années.

Une planète bombardée

L’analyse de la beauté noire révèle que l’oxydation de la croûte de Mars, liée aux nombreux impacts que subissait la planète au début de son évolution, a pu induire un effet de serre. Son atmosphère s’est ainsi réchauffée malgré un rayonnement solaire plus faible qu’aujourd’hui.

Les scientifiques avaient déjà établi, grâce à des preuves géomorphologiques récoltées lors des missions martiennes, que de l’eau liquide coulait à la surface de Mars il y a plus de 3,7 milliards d’années.

La présence d’eau liquide était mal comprise, puisqu’à cette époque le Soleil produisait environ 30 % moins d’énergie qu’à l’heure actuelle. Il ne réchauffait donc pas suffisamment la planète voisine de la Terre pour y permettre la présence d’eau à l’état liquide.

Pour expliquer le phénomène, les scientifiques ont développé des modèles qui proposaient un réchauffement de l’atmosphère de Mars lié au dégazage de gaz à effet de serre par du magmatisme intense.

Toutefois, la validation de ces modèles se heurtait à la rareté d’échantillons martiens anciens. En l’absence d’échantillons provenant des missions spatiales, il a quand même été possible d’étudier les météorites martiennes arrivées jusqu’à nous.

C’est ainsi que les auteurs des présents travaux publiés dans la revue Science Advances (Nouvelle fenêtre) (en anglais) ont pu trouver des indices sur le mécanisme permettant de maintenir un climat chaud à la surface de Mars lorsque l’énergie dégagée par le Soleil était plus basse.

En appliquant de nouveaux outils chimiques et isotopiques développés à l’Institut de physique du globe de Paris, les scientifiques ont découvert que :

  • les anciens fragments de la croûte martienne ont été formés lors de puissants impacts;
  • ces fragments ont subi une oxydation progressive au cours de leur refroidissement.

Une première

Les chercheurs ont, pour la première fois, analysé les niveaux isotopiques du titane contenu dans les fragments de croûte de la météorite, et observé que les processus ayant conduit à leur composition particulière portent la signature d’une fusion et oxydation par impact.

En outre, l’analyse isotopique de l’oxygène contenu dans les différentes inclusions de la météorite montre une évolution de l’oxydation au cours du temps.

Ces informations confirment, selon les chercheurs, l’hypothèse d’une oxydation de la croûte liée à une fusion par impacts en présence d’eau, déjà présente sous forme de glace ou apportée par les impacteurs.

De plus, cette étude explique que l’oxydation précoce de la croûte martienne par de l’eau a entraîné la libération de dihydrogène (H2) gazeux dans l’atmosphère martienne. Une quantité élevée de H2, gaz à effet de serre, dans une atmosphère épaisse de CO2 (comme celle de Mars) a, en réaction, entraîné un réchauffement de la surface de Mars de plusieurs dizaines de degrés.

Deux phénomènes, un réchauffement

Le réchauffement transitoire de la planète dû à l’énergie cinétique liée aux impacts ne dure que quelques années, mais les effets de serre associés aux processus d’impacts peuvent induire des climats chauds, propices à la présence d’eau liquide, qui peuvent se maintenir des dizaines de millions d’années.

C’est précisément ce qui se serait passé sur Mars il y a plus de 4 milliards d’années.

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