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Traces d'eau à la surface de Mars L'hématite (II) La grande région de Terra Meridiani (3°S à 0°N de latitude et 352°E à 1°E de longitude) s'étend sur des milliers de kilomètres dans la région équatoriale de Mars. C'est une zone rocheuse qui peut être comparée aux terres de l'Utah ou du nord de l'Arizona. Ce patchwork de régions claires et sombres semble avoir subit tous les phénomènes météorologiques et géologiques : du volcanisme, de la sédimentation, l'érosion par les vents, et elle dû faire partie de l'écorce historique primitive de Mars. Mais elle est remarquablement exempte de cratères ce qui intrigua les scientifiques se demandant quelle force avait pu former cette région ? La relative absence de cratères d'impacts récents laisse à penser que cette région est relativement jeune.
Plus intéressant encore, Terra Meridiani est riche d'un minerai cristallin gris, l'hématite. Considéré comme l'une des découvertes majeures de la mission Mars Global Surveyor, l'hématite se concentre principalement autour de Terra Meridiani. Sur Terre, l'hématite est presque toujours associée à de l'eau ayant filtrée à travers le sol lui donnant ces proportions uniques de matière cristalline. Mais dans certains échantillons terrestres (Chili et Mexique), des fluides riches en fer peuvent également donner naissance à des dépôts similaires à ceux découverts sur Mars, même en l'absence d'eau. Selon Brian Hynek de l'Université Washington à St Louis, ce minerai a pu se former par oxydation (rouille) des flots de lave, suivi d'une précipitation et d'une sédimentation par des flots fluides beaucoup plus tard. Ce n'est que lorsque Opportunity commença à gravir les parois du cratère Eagle dans lequel il se posa qu'il put explorer les champs d'hématite, dont voici l'analyse spectrale, qui avaient attiré les scientifiques dans Meridiani planum. L'équipe de MER espère toujours découvrir si l'hématite, qui est plus jeune que l'affleurement, a également une "histoire d'eau" à nous raconter, et quelle peut être sa relation avec la Corniche d'Opportunity. A lire : Mineral in Mars 'Berries' Adds to Water Story, NASA, 2004
Pour Squyres, "c'est le premier rocher que nous avons découvert en ouvrant les yeux, et il est juste à 10 mètres de l'endroit où la sonde a atterri. Or il peut y avoir de bien plus belles choses alentour. Aussi si nous prenons plaisir à travailler sur chaque centimètre de cet affleurement, nous allons également aller voir plus loin pour découvrir d'autres choses." Le 3 mai 2004, au 94e sol de la mission MER, après avoir progressé durant 6 semaines dans une morne plaine, Opportunity atteignait le versant ouest du cratère Endurance de 130 m de diamètre. Il offrait une paroi assez raide plongeant plusieurs mètres en contre-bas. Endurance est composé de la même matière que la Corniche analysée quelque temps plus tôt par Opportunity. Le détecteur infrarouge révéla que le cratère Endurance était riche en hématite. Ses versants sont constitués de basalte, d'origine volcanique, mais qui a très bien put être réduit en grains sous l'effet de l'érosion et être redéposé ensuite par l'action du vent ou de l'eau. Enfin, les crêtes du cratère sont couvertes de poussière martienne. Cet endroit est très intéressant à explorer car il permet d'étudier différents niveaux géologiques et de remonter certainement à plusieurs millions d'années dans le passé de Mars. Toutefois pour élaborer l'histoire géologique complète de Meridiani Planum et établir sa relation avec les autres régions martiennes, les scientifiques devront attendre les prochaines missions martiennes. Un ancien lac dans le cratère Gale ? Erratum En explorant les versants et la plaine du cratère Gale, aux pieds du Mont Sharp culminant à 5500 m d'altitude au centre du cratère, le rover Curiosity trouva les sites de Kimberley et de "Whale rock" que l'on voit ci-dessous. Ces deux sites présentent des roches stratifiées et des traces de sédiments. A
voir : Curiosity Rover Report (August 5, 2016): Four Years on Mars,
NASA/JPL
En 2014, les géologues pensaient que toute cette région fut comblée par un lac il y a des milliards d'années. Mais des études plus approfondies réalisées par des chercheurs de l'Université de Hong Kong suggèrent plutôt que le site subit les effets d'un lessivage subaérien intense qui altéra les roches (cf. Jiacheng Liu et al., 2021). Les chercheurs ont procédé à des mesures chimiques et des mesures de diffraction des rayons X (XRD), en plus de l'analyse des images de la texture des roches. Les résultats indiquent qu'il s'agit de dépôts sédimentaires de sable et de limon déposés sous forme d'aérosols et sculptés par le vent. Selon les chercheurs, les minéraux altérés formés par l'interaction entre l'eau et le sable ne se sont pas produits en milieu lacustre. L'environnement "humide" représente en fait un lessivage similaire à la formation du sol sous la pluie dans une atmosphère ancienne qui était très différente de l'actuelle.
Selon Joseph R. Michalski, coauteur de cette étude, "Jiacheng a mis en évidence des processus chimiques très importants dans les roches, qui ne peuvent pas être expliqués dans le contexte d'un environnement lacustre. Le point clé est que certains éléments sont mobiles, ou faciles à dissoudre dans l'eau, et certains éléments sont immobiles, ou en d'autres termes, ils restent dans les roches. Qu'un élément soit mobile ou immobile dépend non seulement du type d'élément mais aussi des propriétés du fluide. Le fluide était-il acide, salin, oxydant, etc ? Les résultats de Jiacheng montrent que les éléments immobiles sont corrélés les uns aux autres et fortement enrichis à des altitudes plus élevées dans le profil rocheux. Cela indique une altération descendante comme on le constate dans les sols. De plus, il a montré que le fer s'épuise à mesure que l'altération augmente, ce qui signifie qu'à l'époque l'atmosphère martienne était réductrice et n'était pas encore en train d'oxyder la planète rouillée qu'on observe aujourd'hui". Nous verrons plus loin que d'autres sites supposés abriter des lacs souterrains ne contiendraient en fait que de l'argile. De l'argile à Aberlady et Kilmarie Grâce aux forages de Curiosity, en 2019 les planétologues de la NASA confirmèrent la découverte d'une zone argileuse dans les zones rocheuses appelées "Aberlady" et "Kilmarie". Comme on le voit ci-dessous, les deux sites de forage apparaissent dans un selfie pris par le rover le 12 mai 2019, au 2405e sol ou jour martien de la mission. Cette région riche en argile fut d'abord détectée par les orbiters avant la mission de Curiosity en 2012. Elle se situe sur le flanc du Mont Sharp, dans le cratère Gale. Curiosity a donc exploré les flancs de ce mont pour vérifier s'il disposait jadis des conditions nécessaires au développement de la vie. L'argile se forme souvent dans l'eau, d'où sa présence conjointe sur Terre avec des traces ou des formes de vie élémentaires. Deux forages furent effectués au Sol 2370 (Aberlady) et au Sol 2384 (Kilmarie). Les échantillons de roches furent analysés par l'instrument CheMin (chemistry and mineralogy) qui détecta de l'argile et un tout petit peu d'hématite qui était abondant juste au nord, sur la crête de Vera Rubin.
Mise à part la preuve qu'il y avait autrefois une importante quantité d'eau dans le cratère Gale, les chercheurs débattent encore du sens de ces nouvelles découvertes dans cette région. En effet, il est possible que les roches de la région formaient à l'origine des couches de boue au fond d'anciens lacs (comme Curiosity le découvrit sur le Mont Sharp). Au fil du temps, l'eau interagit avec les sédiments, laissant de grandes quantités d'argile dans les roches. Notons que le jour du selfie Curiosity fit une pause pour observer des nuages aux Sol 2400 et 2405. Il photographia des nuages élevés, probablement des nuages de glace situés à environ 31 km au-dessus la surface. Des ondulations pétrifiées de vagues sur le Mont Sharp En explorant les contreforts du Mont Sharp, le rover Curiosity a découvert des roches portant des traces ondulées, similaires aux rides qu'on peut trouver sur une plage après la marée ou sur les fonds marins sablonneux. Ces empreintes offrent aux scientifiques la preuve la plus évidente à ce jour qu'il existait sur Mars de l'eau faisant des vagues dans un lointain passé. Les rides mesurent entre 30 cm et plus d'un mètre de longueur et sont espacées d'environ 5 cm. A
voir : Curiosity Rover Finds New Clues to Mars' Watery Past,
NASA/JPL, 2023
Selon les chercheurs, ces empreintes représentent des vagues d'eau clapotant à la surface d'un ou plusieurs petits lacs peu profonds ayant existé il y a probablement plusieurs milliards d'années, à une époque où le climat de Mars était en train de s'assécher. C'est le mouvement de l'eau en surface qui souleva des sédiments du fond, formant la texture peignée. Ces roches ondulées furent découvertes sur la pente du Mont Sharp à environ 800 m d'altitude dans une zone de dépôts lacustres, sur une formation appelée "Marker Band", une fine couche sombre de roche prise en sandwich entre des couches plus claires. Les chercheurs l'avait repérée sur les images prises par l'orbiteur plusieurs années avant la mission Curiosity.
Ce n'est pas la première fois que le rover Curiosity explore d'anciennes zones inondées mais c'est la toute première fois qu'il trouve des preuves comme celles-ci dans un endroit jugé a priori sec. Rappelons que depuis 2014, Curiosity a lentement gravi la pente du Mont Sharp, haute de près de 5500 m par rapport au fond du cratère Gale et autrefois bordé de ruisseaux. Curiosity explore un environnement qui aurait pu être hospitalier pour des micro-organismes. Après avoir découvert des concrétions formées par perculation, des lits de rivières, des vallées de débacles, des bassins grands comme des océans, ces traces de vagues d'un ancien lac apportent un indice de plus en faveur d'un passé liquide et d'une possible vie martienne primitive. Mais cela ne signifie pas que l'environnement était habitable. Il faut encore explorer d'anciens sites humides voire marins ainsi que les abords des calottes polaires et le sous-sol pour espérer trouver des preuves d'une vie microbienne. En attendant, les géologues peuvent apprendre beaucoup de ces rides pétrifiées. L'espacement entre les rides par exemple, est un indicateur de la profondeur de l'eau et de la taille des vagues qui les ont modelées (cf. Vagues et houles). Ces rides se forment comme les dunes ou les fonds sablonneux sur Terre : à partir d'une certaine vitesse de déplacement, l'eau (ou le vent) emporte les grains de sable et les dépose plus loin, en fonction de leur poids. Lorsque le mouvement de l'eau est provoqué par la houle, il se forme des rides symétriques appelées des rides d'oscillation. En revanche, si le mouvement est provoqué par un courant, les rides sont asymétriques (la face exposée au courant ou au vent est en pente douce, tandis que celle qui sous le courant ou sous le vent présente une pente plus abrupte) et forment ce qu'on appelle des rides de courant. Prochain chapitre Les coulées sombres et les perchlorates
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