Les estimations actuelles suggèrent que Mars aurait pu avoir entre 100 et 1500 mètres de couche équivalente globale (m GEL) d’eau à sa surface. (m GEL fait référence à une couche d’un mètre d’eau qui couvrirait une surface plane de la planète – Scheller dit que 1000 m GEL équivaut à environ la moitié de l’eau de l’océan Atlantique.) Même l’extrémité inférieure de cette estimation est encore abondante d’eau que la vie potentielle aurait pu utiliser pour se construire une maison.
Il est donc essentiel d’apprendre comment il a disparu. Si nous savons ce qui s’est passé, nous pourrions avoir une meilleure compréhension de quels emplacements sur Mars auraient pu conserver des preuves de toute vie qui a évolué pendant cette période – et comment les missions actuelles et futures sur Mars pourraient rechercher ces preuves.
Dans la plupart des modèles de perte d’eau qui supposent une perte atmosphérique, l’idée a été que le rayonnement UV provoque la dissociation de l’eau très présente dans l’air en hydrogène et oxygène. Les deux éléments – mais surtout les molécules d’hydrogène plus légères – s’échappent de l’atmosphère et se dirigent vers l’espace. Les scientifiques mesurent cette perte d’hydrogène (à l’aide de détecteurs de neutrons tels que l’instrument FREND de l’ESA et l’orbiteur de gaz traces de Russie) comme indicateur pour déterminer le taux de perte d’eau sur Mars au fil du temps.
Cependant, il y a deux problèmes avec cette théorie. D’une part, cela n’explique pas pourquoi TGO ou d’autres missions détectent encore autant d’eau dans la croûte martienne. Deuxièmement, le taux de perte d’hydrogène mesuré jusqu’à présent est trop petit pour tenir compte de la quantité d’eau que nous pensons avoir initialement sur Mars. «Cela ne pouvait vraiment expliquer que la partie inférieure de ce que pensent la plupart des géologues», dit Scheller.
Dans le même temps, nous avons maintenant une meilleure compréhension de la quantité d’eau enfouie dans la croûte martienne. Une grande partie de cela est due en grande partie à des missions de rover comme Curiosity qui ont étudié directement les roches martiennes, ainsi qu’à l’analyse en laboratoire des météorites de Mars qui ont atterri sur Terre. Et toutes ces données ont lentement conduit les scientifiques à prendre plus au sérieux l’idée que la croûte a joué un rôle plus important dans la perte d’eau sur Mars.
Maintenant, Scheller et ses collègues ont mis au point un nouveau modèle qui utilise les données actuelles pour examiner si l’eau aurait pu être souterraine à la place.
Cette eau n’aurait pas été aspirée dans d’immenses océans souterrains. Au lieu de cela, les molécules d’eau se sont incorporées dans des structures minérales comme les argiles à la suite de processus tels que l’altération. La même chose se produit ici sur Terre.
Ce processus pourrait représenter entre 30% et 99% de la perte totale d’eau au cours des 1 à 2 premiers milliards d’années de la planète, selon le modèle. La perte atmosphérique pourrait compenser le reste.
«C’est un modèle extrêmement intrigant», déclare Joe Levy, géologue à l’Université Colgate, qui n’a pas participé à l’étude. «Les minéraux hydratés et les minéraux formant des veines sont presque partout sur Mars. L’altération chimique en fuite est une hypothèse vraiment provocante pour expliquer ce qui est arrivé à l’eau de Mars.
Une fourchette de 30% à 99% est, bien entendu, énorme. C’est parce que nous n’en savons tout simplement pas assez sur la teneur en eau de la croûte (surtout à l’échelle mondiale), ou à quoi ressemblait l’ancienne atmosphère de Mars et dans quelle mesure elle encourageait ou limitait la perte d’eau atmosphérique. Le modèle tente également de prendre en compte comment l’activité géologique dans le passé ancien (comme le volcanisme) aurait pu affecter ces mécanismes de perte d’eau.
Le modèle nous donne de nouveaux indices en ce qui concerne l’habitabilité martienne. «Les résultats ne répondent pas seulement à la façon dont Mars a pu perdre son eau, mais aussi lorsque il a perdu son eau », dit Scheller. Les auteurs sont certains que les minéraux hydratés de la croûte ont plus de 3 milliards d’années, ce qui signifie que Mars était potentiellement le plus habitable avant cela. Toute recherche de preuves de la vie ancienne serait mieux orientée vers les roches qui ont été préservées de cette période antérieure.
Scheller suggère que les rovers Curiosity et Perseverance peuvent être capables de rechercher des échantillons dans cette plage de temps. Persévérance en particulier, dont la mission est principalement consacrée à la recherche de preuves de la vie martienne, explorera un ancien lit de lac vieux de 3,8 milliards d’années. «Il sera juste là pour enquêter sur quels pourraient avoir été les mécanismes qui ont provoqué la séquestration de l’eau dans ces minéraux dans la croûte», dit Scheller. Même s’il ne peut pas faire le travail seul, il capturera des échantillons que les scientifiques pourraient étudier eux-mêmes en laboratoire.
La Terre et Mars ont commencé comme des mondes humides très similaires, mais ont fini par prendre des chemins radicalement différents. La perte d’eau en minéraux hydratés dans la croûte n’est pas unique à Mars; cela se produit sur Terre tout le temps. Mais la Terre profite du fait que ses plaques tectoniques recyclent activement ses roches crustales dans un processus qui libérerait cette eau. De plus, il a conservé une atmosphère épaisse qui a maintenu la planète à la température idéale pour que la vie évolue et prospère. Mars n’a pas de plaques tectoniques et a hémorragie dans son atmosphère une fois que son champ magnétique s’est arrêté il y a 4 milliards d’années.
«En fin de compte, c’est ce qu’il faut garder à l’esprit au sujet de l’habitabilité sur les planètes terrestres», dit Scheller. «C’est très fragile.»
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