Mars Science

Fuites d'eau sur Mars !

Février 2000, hémisphère sud martien, région de Noachis Terra. Par une belle après midi d'été, un petit tourbillon de poussière se déplace paisiblement au fond d'un cratère d'impact sans nom. Le soleil, haut dans le ciel, illumine d'un rayon blafard la paroi sud, le reste de la dépression étant plongé dans une relative obscurité. Soudain, comme poussée par une main invisible, une poignée de cailloux se détache de la face nord. Les petits rochers rebondissent plusieurs fois avant de s'immobiliser. Un fin nuage de poussière s'est soulevé tout au long de leur passage, mais les fines particules jaunâtres recommencent déjà à sédimenter vers le sol. Le cratère semble de nouveau apaisé, mais ce n'est qu'une impression. Car de l'endroit même ou les pierres ont commencé leur dégringolade s'échappe un mince filet de vapeur ...

Une déflagration étourdissante retentit soudain. A quelques centaines de mètres sous la paroi du cratère, une fontaine d'eau a jailli, propulsant débris rocheux et poussières avec une force inouïe. Sapé par le flot liquide, la paroi au-dessus de la résurgence commence à s'effondrer. Le fluide sous pression détrempe le sol poussiéreux et un mélange boueux entreprend de dévaler la pente dans un terrible grondement. La masse visqueuse en mouvement creuse un sillon profond à même la roche, qui constituera la seule trace de son passage éphémère à la surface de Mars.

Car bien avant que le torrent ne se tarisse, l'environnement martien a déjà resserré ses griffes sur l'audacieux liquide et température et pression ont bien l'intention de reprendre leurs droits. Le trajet de la cascade est maintenant marqué par une légère fumée blanche, résultat de l'évaporation de l'eau. La vapeur ne cesse de se dégager dans un curieux bruissement, emportant avec elle des cristaux de glace qui scintillent tels des diamants dans l'air martien avant de disparaître. L'eau résiduelle s'enfonce dans le sous-sol avant de prendre immédiatement en glace, laissant en surface un amas grossièrement triangulaire de débris rocheux. Sur le cratère, le calme revient progressivement. La croûte de glace qui surligne le lit du torrent s'évanouit comme par magie. Seule la cicatrice qui balafre l'escarpement rappelle les événements violents qui viennent de s'y dérouler.

A 400 kilomètres d'altitude, une sonde spatiale survole les hauts plateaux de Noachis Terra. Un oeil électronique enregistre une image haute résolution d'un banal cratère sans nom, sans se douter le moins du monde de l'incroyable spectacle qui vient de s'y jouer. Quelques secondes plus tôt et la caméra aurait immortalisé une source en action, éructant tel un dragon des tonnes d'eau dans un blizzard de vapeur et de glace ...

Science fiction ou réalité ?

La découverte

La planète Mars est aujourd'hui un monde sec et aride, sur lequel l'eau ne peut plus exister à l'état liquide, à cause de températures trop basses et d'une pression atmosphérique trop faible. Pourtant, il n'en a pas toujours été ainsi. La sonde Mariner 9 en 1972 puis les orbiteurs Viking en 1976 ont découvert des marques flagrantes de la présence d'eau liquide à la surface de Mars dans un lointain passé, les réseaux de vallées et les vallées de débâcles. Mais si la communauté scientifique admet bien volontiers que l'eau a pu couler à flots il y a des milliards d'années, il paraissait impossible qu'il puisse en être de même encore aujourd'hui, et personne ou presque ne s'était risqué à émettre une idée aussi audacieuse.

Au mois de décembre 1997, la sonde Mars Global Surveyor (qui était alors en cours d'aérofreinage) envoie une image assez étrange d'un cratère d'impact de 50 kilomètres de diamètre situé dans l'hémisphère sud, dans la région de Noachis Terra. La résolution du cliché (20 mètres par pixel) permet d'apercevoir distinctement des sortes de ravines en forme de V sur le flanc du cratère. Toutes les ravines partent du même niveau et se prolongent par un fin chenal. Le fond du cratère est très sombre, comme si les terrains avaient été imbibés d'eau, celle-ci ayant formé une petite mare avant de disparaître dans l'atmosphère ou dans le sol. Malgré l'aspect intriguant de l'image, la NASA recommande une extrême prudence dans son interprétation. D'autres phénomènes, comme des coulées de lave ou des avalanches de matériaux rocheux, pourraient effectivement expliquer les formes observées.

Trois années plus tard, deux chercheurs, Michael Malin et Kenneth Edgett, mettent en évidence des formes similaires d'écoulements sur des images à très haute résolution (2 à 8 mètres par pixel) de Mars Global Surveyor. Sur les 65 000 images déjà obtenues par cette sonde, seules 150 montrent des écoulements, et ceux-ci sont donc très rares.

Chaque rigole comporte trois éléments géomorphologiques distincts typiques des écoulements d'eau sur Terre. A l'amont, on trouve généralement une sorte de dépression en forme d'amphithéâtre, qui correspond plus ou moins à la source elle-même. Cette dépression se prolonge vers l'aval par un chenal en V qui entaille de manière très nette la pente rocheuse. Après quelques centaines de mètres, le chenal semble disparaître en donnant naissance à un delta formé de l'accumulation des débris charriés par l'écoulement.

L'étude montre que 1/3 des écoulements sont situés sur les falaises internes des cratères d'impact ou sur les pics centraux, 1/4 sur les parois des dépressions de la région polaire sud, tandis que cinq autres appartiennent à des vallées très importantes, Nirgal Vallis et Dao Vallis. 90 % des écoulements s'observent dans l'hémisphère sud et tous, à l'exception de Nirgal Vallis (27° de latitude sud), sont localisés entre 30° et 75° de latitude.

Les sources d'eau sont généralement groupées vers le sommet des pentes et des escarpements. La couche géologique gorgée d'eau doit donc se trouver à une profondeur assez faible, tout au plus quelques centaines de mètres en dessous de la surface martienne. D'après des calculs effectués sur la quantité des débris transportés le long des pentes, le volume d'eau impliqué dans le creusement de chaque rigole frôlerait les 2000 à 3000 m3. Les ravines sont souvent rassemblées en petits groupes (comme dans les fossés d'effondrement de Gorgonum Chaos, les dépressions des régions polaires, le cratère d'impact Newton ou les deux vallées fluviales précédemment citées) et l'aquifère correspondant doit être d'une taille limitée.

L'âge des écoulements

Toutes les ravines semblent très jeunes, car elles entaillent des terrains vierges de cratères d'impact (du moins à une résolution de 3 mètres par pixel). Aucun écoulement vieux ou dégradé par l'érosion n'a été observé. Cette jeunesse est confirmée par le fait que certaines rigoles traversent des structures géologiques éphémères ou dynamiques, dont la durée de vie est très brève au regard des temps géologiques (sols polygonaux et dunes de sable).

Sur Terre, les sols polygonaux se rencontrent au niveau des régions polaires terrestres et ils résultent le plus souvent de l'alternance gel/dégel. Ils sont également communs dans les moyennes et hautes latitudes martiennes. Ces sols sont généralement très jeunes, avec un age qui ne dépasse pas les 10 milliers d'années. Le fait que les terrains polygonaux soient recouverts par endroits par les deltas qui terminent les rigoles, et qu'aucun nouveau polygone ne s'est formé sur les écoulements après leur apparition sont autant d'indices qui prouvent  que les structures observées ont moins de 10 milliers d'années.

Dans Nirgal Vallis, les ravinements sont parfois superposés à des dunes de sable, qui sont des édifices encore plus jeunes que les sols polygonaux (quelques centaines ou quelques milliers d'années).

Au niveau de certains écoulements, on note également la présence de zones sombres qui contrastent fortement avec les terrains plus clairs alentours. Il est peu probable que ces régions correspondent à des terrains détrempés, encore gorgés d'eau. Mais elles constituent cependant un indice important en faveur de la jeunesse des rigoles.

Sur Mars, la poussière ne cesse de tomber. Si, à l'occasion d'un phénomène géologique (ouverture d'une faille, cratère d'impact) une partie du sous-sol se retrouve exposée à l'air libre, le matériau frais apparaîtra plus sombre par contraste avec les terrains environnants recouverts d'une couche claire de poussière (si vous avez déjà bêché votre jardin, vous avez du noter que la terre fraîche parait plus noire que la surface). Sur Mars cette situation ne dure pas bien longtemps et la poussière commence bien vite à recouvrir la cicatrice d'un manteau clair et brillant.

Si la poussière avait eu le temps de se déposer sur les rigoles, leur tracé n'apparaît pas aussi sombre par rapport aux parois claires des falaises. De plus, les chenaux ne semblent pas obstrués par des débris ou de la poussière, et ils ressortent de manière très nette sur les clichés. Enfin, les rochers visibles par endroits paraissent bien délimités, avec un contour anguleux et précis. Depuis qu'ils ont été exhumés par les glissements de terrains provoqués par le jaillissement de l'eau, ils n'ont pas eu le temps de se fragmenter ou d'être recouverts par du sable ou de la poussière.

D'après les observations que nous venons d'évoquer, la plupart des écoulements seraient très jeunes et ils dateraient au pire de quelques millions d'années, au mieux de quelques jours. Non seulement il y aurait de l'eau liquide sur Mars, mais elle coulerait encore aujourd'hui !

Des sources d'eau sur Mars !

Les images ramenées par la sonde Mars Global Surveyor sont proprement stupéfiantes. Si ces formations avaient été observées sur Terre, il n'y aurait aucun doute possible : elles seraient dues au ruissellement de l'eau le long des parois. De là à reconnaître la même origine pour les rigoles martiennes, il n'y a qu'un pas que certains géologues ont décidé de franchir.

Pourtant, une grande prudence est de rigueur. Il ne faut pas perdre de vue que ces résultats proviennent de l'interprétation d'images à partir de l'expérience acquise lors de l'étude de notre planète. Notre vision est donc biaisée par un éclairage, un chauvinisme terrestre.

La planète Mars est en effet bien différente de la planète Terre (gravité, atmosphère, rôle de certains composés comme le CO2) et les processus géologiques qui y sont à l'œuvre n'ont peut être pas d'équivalent au sein du système solaire. Si les ravins qui découpent nos montagnes proviennent bien souvent d'une érosion fluviale, rien ne dit que les ravins apparemment similaires de la planète Mars possèdent la même origine. C'est la tout le dilemme de la photo-interprétation. N'oublions pas non plus que nous n'avons observé pour l'instant que le soi-disant travail d'érosion de l'eau, et non l'eau elle-même.

Bien entendu, on peut imaginer que les écoulements aient été provoqués non pas par de l'eau, mais par des avalanches de matériaux secs. Mais les glissements de terrains sont très communs sur Mars et ils se différencient facilement des écoulements que l'on impute à l'eau liquide. La comparaison est d'ailleurs facilitée par le fait qu'un cratère d'impact peut exhiber les deux types d'écoulements. Il est d'ailleurs intéressant de noter que les avalanches de matériaux ont souvent lieu sur les pentes orientées vers l'équateur, alors que les ravines creusées par l'eau liquide se trouvent sur les parois dirigées vers les pôles.

C'est surtout la position des sources qui constitue l'argument le plus frappant en faveur de l'écoulement d'eau. Alors que les avalanches pourraient partir de n'importe quel endroit d'une paroi, les ravines partent toutes d'un même niveau, comme si elles étaient inféodées à une seule et même couche géologique riche en eau.

D'autres chercheurs rappellent que des phénomènes similaires à des nuées ardentes, que l'on appelle également coulées pyroclastiques, pourraient refaçonner le terrain en creusant des ravines similaires à celles qui apparaissent sur les photographies de Mars Global Surveyor. Emis par certains volcans au cours d'explosions cataclysmiques, les nuées ardentes sont des nuages de gaz brûlants et de particules de laves qui dévalent les pentes à très grande vitesse (parfois plus de 100 km/h !) en dévastant tout sur leur passage. Mais aucune évidence d'une quelconque activité volcanique ne vient étayer cette hypothèse un peu saugrenue.

Les rigoles ont également pu être creusées par un fluide autre que l'eau. Le dioxyde de carbone, qui constitue la majorité de l'atmosphère martienne, est présent en quantités non négligeables dans le sous-sol. Le CO2 liquide peut exister à des pressions cinq fois plus élevées que celle du niveau de la mer sur Terre, mais comme l'eau liquide, il n'est pas stable à la surface de Mars. Il n'existe donc qu'à l'état solide ou gazeux. Un dégazage brutal pourrait cependant fluidiser le sol, qui dévalerait alors les pentes abruptes en laissant derrière lui les traces analogues à celles d'un écoulement d'eau.

De la même manière, le CO2 peut se mélanger avec de la glace d'eau pour former du clathrate. Le clathrate est un cristal spécial dans lequel les molécules d'eau forme une sorte de maillage autour de molécules plus volumineuses comme le méthane ou le dioxyde de carbone, ces dernières occupant le centre de l'édifice moléculaire. Le clathrate possède d'étranges propriétés. Il est par exemple stable sous les hautes pressions, alors que dans les mêmes conditions, un bloc de glace pure ne tarde pas à fondre. D'un autre côté, si la pression se relâche, le clathrate devient instable et se décompose violemment en libérant ses constituants (l'eau et le dioxyde de carbone).

De vastes quantités de clathrate existent peut être sous la surface martienne. Etant donné l'intense pression exercée par les couches rocheuses supérieures, le composé est généralement stable. Mais si à la suite d'un accident géologique une partie de la surface est excavée (glissement de terrains, ouverture d'une faille), le clathrate se retrouve soudain exposé à l'air libre et aux basses pressions qui règnent en surface. Il se décompose alors de manière explosive en donnant naissance à un torrent d'eau liquide qui va dévaler les parois en creusant les rigoles que Mars Global Surveyor a observé.

Comme nous venons de le voir au travers de quelques exemples, même si l'action de l'eau est la plus probable, l'hypothèse de l'intervention d'une autre substance (éventuellement inconnue) ne doit pas être rejetée.

Le paradoxe de l'eau liquide

La répartition géographique des écoulements pose un épineux problème. Comme nous l'avons vu, tous les écoulements sont localisés entre 30° et 70° de latitude, les régions les plus froides de toute la planète. De plus, les suintements ne s'observent que sur des pentes orientées vers les pôles et peu exposées aux rayons du Soleil, c'est à dire les parois les plus froides !

La logique voudrait que la zone équatoriale soit la région la plus propice pour la découverte d'eau liquide et jamais les scientifiques n'avaient imaginé la trouver sous cette forme dans les régions les plus austères et glacées de la planète. L'eau peut effectivement exister à proximité de la surface dans les moyennes et hautes latitudes, mais uniquement sous la forme de glace. Pour l'eau liquide, c'est une toute autre histoire.

On estime effectivement qu'une importance quantité de glace pourrait affleurer au voisinage de la surface (entre 30 à 300 mètres de profondeur) dans les hautes et moyennes latitudes. Pour les basses latitudes et la zone équatoriale, la glace serait enfouie au moins un bon kilomètre en dessous de la surface, le sol étant desséché dans sa partie supérieure à cause d'une évaporation intense liée à l'ensoleillement et aux températures élevées.

Entre 30° et 70° de latitude, la température est incroyablement basse et peut rester inférieure à 0°C tout au long de l'année. Bien souvent, le froid est suffisant pour solidifier le dioxyde de carbone, la température de solidification de ce gaz étant de -125°C ! Il est donc impossible pour l'eau de se retrouver à l'état liquide et le sol doit être gelé sur plusieurs centaines ou milliers de mètres. Si des poches d'eau liquide existent dans le sous-sol, elles se trouvent bien plus bas, à des kilomètres sous la surface martienne. 

On voit mal comment, dans ces conditions, l'eau pourrait jaillir à quelques centaines de mètres seulement du sol. Si des écoulements prennent leur source dans une couche géologique semi-poreuse souterraine, il faut envisager un remplissage de ce réservoir par des remontées d'eau provenant de poches situées quelques kilomètres plus bas, sans que celle-ci gèle au cours de sa traversée verticale. Mais dans ce cas, quelle est la nature du mécanisme qui provoque cette remontée ? Y aurait-il des puits artésiens sur Mars ?

L'hypothèse la plus logique serait de considérer que les écoulements proviennent simplement d'une fonte de la glace emprisonnée dans le sous-sol suite à un réchauffement local (montée de magma, percolation de fluides hydrothermaux). Si des clathrates sont présents dans le sous-sol, ils peuvent aussi libérer du CO2 sous l'effet de la chaleur : le gaz exercerait alors une forte pression sur les couches supérieures de la croûte martienne et forcerait l'évacuation de l'eau.

Malheureusement, aucun indice géologique (coulée de lave, source hydrothermale) ne vient corroborer cette hypothèse. La répartition des écoulements en fonction de la latitude, ainsi que leur prédominance sur les pentes orientées vers les pôles (et peu ensoleillées) suggèrent plutôt une relation entre ces écoulements et le comportement d'une substance volatile comme l'eau à l'insolation solaire.

La théorie du barrage de glace

Un modèle simpliste a été mis au point pour tenir compte du paradoxe de l'existence d'eau liquide dans les régions les plus froides de Mars. Tout commence avec la présence, à quelques centaines de mètres sous la surface martienne, d'une couche géologique semi-poreuse gorgée d'eau. A l'occasion d'un évènement géologique (creusement d'une vallée, accident tectonique, cratère d'impact), la couche géologique est tronquée et affleure le long d'un escarpement. L'eau commence alors immédiatement à sourdre et à se répandre le long des parois.

Mais la température (qui est généralement située en dessous de 0°C) et la pression atmosphérique très basse ne vont pas lui permettre de rester bien longtemps dans cet état. L'eau va se mettre à bouillir et tandis qu'elle se perd dans l'atmosphère sous forme de vapeur, la source va prendre en glace. Derrière la carapace de glace, qui scelle désormais la sortie vers l'extérieur et empêche l'écoulement, l'eau continue à s'accumuler et la pression hydrostatique monte progressivement. L'inévitable finit alors par se produire. La pression est tellement forte que le bouchon naturel de glace explose, livrant le passage à des flots d'eau, qui se répandent avec violence sur les pentes abruptes. Le débit est tellement important que l'eau a le temps de parcourir quelques dizaines ou centaines de mètres avant de se vaporiser ou de prendre en glace. La faible distance parcourue par les rigoles prouvent qu'il existe une limite au- delà de laquelle l'eau ne peut plus exister sur forme liquide. Dès que l'eau jaillit, une compétition très serrée a lieu entre l'évaporation, le gel et la gravité.

Point important, ce scénario ne pourrait avoir lieu que dans des régions ou règne un froid intense. A l'équateur ou au niveau des pentes exposées au Soleil, les températures seraient effectivement trop élevées et les flots d'eau s'évaporeraient immédiatement sans avoir pu entailler les parois rocheuses.

Un peu de sel ?

L'analyse du sol martien par les sondes Viking puis Pathfinder a révélé un large excédent en chlorures et surtout en sulfates. On peut donc imaginer que la glace du sous-sol a hérité d'une bonne partie de ces sels. Or la présence de sels dans la glace pourrait expliquer l'apparition saisonnière d'eau liquide dans des régions ou règnent des températures négatives.

Le point de congélation d'une solution saline est effectivement bien plus bas que celui-ci de l'eau pure, qui prend en masse à 0°C. Ainsi, de l'eau additionnée de chlorure de sodium (NaCl, le sel de cuisine) gèle à -21°C. Avec du chlorure de magnésium, la température de solidification est de -35°C, elle est descend même à -55°C avec du chlorure de calcium ! On observe le même comportement avec les sulfates. Une solution de sulfate de magnésium (MgSO4) ne gèle qu'à une température de - 35°C (et selon certains scientifiques, ce composé pourrait constituer jusqu'à 30 % du sol martien !). Avec du sulfate de calcium (CaSO4), on atteint les -55°C.

Sur Mars ces sels sont probablement mélangés les uns aux autres et dans ce cas, la température de solidification descend à -63°C. Au cours de l'année, de nombreuses régions martiennes connaissent des températures plus élevées que -63°C. En abaissant le point de congélation, les sels pourraient donc permettre à l'eau liquide de s'épancher librement à la surface, bien que la température soit inférieure à 0°C. C'est dans la nature salée de glace et de l'eau que réside peut être l'explication des écoulements découverts par Mars Global Surveyor.

Conclusion

Même si, comme nous l'avons vu, l'interprétation des images de Mars Global Surveyor demande une grande prudence, il est difficile de ne pas vaciller devant les implications de la découverte d'eau liquide sur Mars. L'affaire donne véritablement le tournis.

La recherche de l'eau sur Mars a été l'objectif clé des missions d'exploration interplanétaires. Car derrière l'image de l'eau se dessine en filigrane celle de la vie. L'eau dans son état liquide est effectivement un élément essentiel à la vie tel que nous la connaissons sur Terre. Son absence condamne d'une manière pratiquement irrémédiable les espoirs de découvrir des organismes vivants. A l'inverse, la vision de filets d'eau dévalant les parois rocheuses d'une autre planète ouvre la porte aux rêves les plus fous.

Nul doute que les fontaines martiennes vont devenir un objectif prioritaire (sinon la principale justification ?) des futures missions que l'homme enverra vers la planète rouge. Deux missions semblent particulièrement prometteuses : Mars Express, avec son radar Marsis capable de sonder le sous-sol jusqu'à plusieurs kilomètres de profondeur et les stations Netlander, elles-aussi munies d'un radar. N'oublions pas non plus que Mars Global Surveyor va également survoler régulièrement les écoulements pour tenter d'y voir d'éventuels changements ...

L'étude de ces sources depuis la surface va cependant constituer un véritable défi pour les ingénieurs. L'eau affleure le plus souvent au niveau de parois escarpées, qui risquent d'être inaccessibles, même pour un robot acrobate. Il faudra probablement atterrir au sommet des falaises et creuser sur des centaines de mètres pour atteindre la couche géologique gorgée d'eau. Les sources sont de plus très localisées, ce qui rend indispensable un atterrissage de précision, à une dizaine de mètres près. Une prouesse que nous sommes pour l'instant bien incapables d'accomplir (voir le projet Mars Network pour plus de détails).

L'eau liquide est également un élément crucial pour les futures missions habitées. Si Mars est une planète aride, l'homme sera forcé d'amener avec lui toute l'eau nécessaire pour la durée de sa mission. Le transport de milliers de m3 d'eau entre Mars et la Terre a un coût qui peut facilement devenir rébarbatif.

Tout change si les astronautes peuvent compter sur des sources d'eau locales. Non seulement ils pourront l'utiliser pour se désaltérer ou irriter des cultures, mais l'eau pourra aussi être transformée par électrolyse en hydrogène et oxygène. L'oxygène permettra de rendre l'air respirable et les deux gaz sont d'excellents ergols pour les moteurs de fusées. La seule difficulté sera d'ordre technique. Il faudra effectivement forer à plusieurs centaines de mètres sous la surface pour atteindre les couches riches en eau. Celle-ci devra éventuellement être filtrée avant consommation, car elle aura de bonnes chances d'être salée (le sol martien est effectivement riche en sels, comme nous l'avons vu précédemment).

Avec de l'eau à volonté, les missions habitées risquent de se trouver grandement facilitées. L'exploration de la planète Mars restera une tâche difficile et ingrate. Les astronomes auront toujours à affronter une atmosphère irrespirable, des températures glaciales, la poussière omniprésente, mais chaque soir, ils pourront au moins se réconforter en prenant une bonne douche chaude ! 

Pour en savoir plus :

Go ! De l'eau sur Mars
Go ! Sous le sol, la glace !
Go ! Un océan sur Mars

Départ d'une source sur Terre

Résurgence d'une nappe d'eau souterraine sur le flanc d'un volcan terrestre, le mont St Helens (la barre colorée en haut mesure 30 centimètres de longueur). Lorsque la source émerge, elle provoque le sapement des matériaux situés juste au-dessus d'elle. Le terrain s'effondre sur une petite distance pour former une dépression qui surmonte la source elle-même, tandis que les matériaux sont rapidement entraînés par le flot liquide. L'image ci-dessus montre clairement la source, le sapement du terrain en amont et le départ du chenal, qui entaille profondément la surface constituée de cendres volcaniques très tendres. Le chenal se termine un peu plus bas par un cône de débris (non visible ici). Les trois éléments géomorphologiques caractéristiques d'un écoulement liquide (la source, le chenal et le delta) se retrouvent sur les images de la sonde Mars Global Surveyor (Crédit photo : droits réservés).

Suintements sur les parois d'un cratère (1997)

Les premiers suintements ont été observés par la sonde Mars Global Surveyor en 1997. Des écoulements en forme de V prennent naissance sur la paroi d'un cratère d'impact de 50 kilomètres de diamètre situé dans la région de Noachis Terra dans l'hémisphère sud. La surface sombre dans le fond du cratère correspond peut être au lit d'un ancien lac ou d'une ancienne mare. A l'époque, d'autres explications qu'un écoulement d'eau liquide avaient été envisagées (glissements de terrain, coulées de lave) (Crédit photo : Malin Space Science Systems/NASA).

Ecoulements dans Gorgonum Chaos

Dans la région de Gorgonum Chaos, la planète Mars verse des larmes. Les traînées sombres qui marquent le tracé des écoulements sont la preuve de leur relative jeunesse, la poussière n'ayant pas encore eu le temps de les recouvrir d'un manteau clair. Notez que les rigoles naissent toutes le long d'une même couche géologique, située à quelques centaines de mètres seulement de la surface martienne (Crédit photo : Malin Space Science Systems/NASA).

Ecoulements en région polaire australe

Ces ravines ont été observées dans des régions très froides ou la température ne dépasse jamais 0°C tout au long de l'année. La paroi de cette dépression située dans la région polaire sud par 71° de latitude ne reçoit que rarement les rayons du Soleil. Les rigoles nettes et profondes avec une section en V, pourraient pourtant avoir été creusées par de l'eau liquide. Des glissements de terrains s'observent au-dessus des sources. L'aspect granuleux de la paroi est du à de nombreux rochers (de la taille d'une petite maison) laissés sur place après l'entraînement vers le bas des débris plus fins (Crédit photo : Malin Space Science Systems/NASA).

Ecoulements dans un cratère de Gorgonum Chaos

La paroi de ce cratère d'impact de 12 kilomètres de diamètre situé à l'est de la région de Gorgonum Chaos porte les marques très nettes de nombreux écoulements (Crédit photo : Malin Space Science Systems/NASA).

Ecoulement dans Nirgal Vallis

Il est possible de dater les écoulements grâce au principe de superposition. Nous sommes ici dans le secteur de Nirgal Vallis, une ancienne vallée martienne où de nombreux écoulements ont été observés. Sur l'image, la source (située en haut à droite) se prolonge par un chenal qui donne ensuite naissance à un delta, formé par l'accumulation de débris charriés par les flots liquides. Le delta recouvre de manière très nette des dunes de sable, et il s'est donc mis en place après la formation de ces dunes. La durée de vie d'une dune se compte en centaines ou milliers d'années, et l'écoulement est donc extrêmement jeune. Il pourrait être âgé d'une dizaine d'années seulement (Crédit photo : Malin Space Science Systems/NASA).

Comparaison glissements de terrain / écoulements

Ce cratère de 10 kilomètres de diamètre situé au nord-est d'Elysium Planitia dans l'hémisphère nord permet de comparer les écoulements avec les figures laissées par des glissements de terrains. L'image du haut montre les pentes ensoleillées et dirigées vers l'équateur du cratère. Les traînées visibles sont dues à des avalanches de roches et de poussières. L'image du bas montre les pentes orientées vers le pôle nord. L'image est plus sombre car la zone est à l'ombre. Les rigoles qui découpent la paroi sont bien différentes des glissements qui sillonnent la falaise opposée (Crédit photo : Malin Space Science Systems/NASA).

Ecoulements dans un cratère de Noachis Terra

Des ravines érodent le flanc d'un cratère dans la région de Noachis Terra. Quelques scientifiques ont commencé à protester sur les interprétations abusives des écoulements découverts par Mars Global Surveyor. Pour eux, l'existence dans un passé récent d'eau liquide à proximité de la surface martienne est loin d'être prouvée, d'autant plus que cette hypothèse se heurte à de nombreux écueils. Mais les théories alternatives excluant l'action de l'eau liquide (glissement de terrains, fluidification du sol par des dégagements gazeux, intervention d'autres composés comme les clathrates) apparaissent tout aussi spéculatives (Crédit photo : Malin Space Science Systems/NASA).

 

L'eau liquide ne peut normalement pas exister à la surface de Mars. Les températures sont généralement situées en dessous de 0°C et la pression atmosphérique (6 mbars en moyenne) est bien trop faible pour autoriser l'état liquide. Sur Mars, l'eau est donc soit solide (glace) soit gazeuse (vapeur d'eau). Les traces d'écoulements liquides observées par la sonde Mars Global Surveyor constituent donc un véritable paradoxe pour les scientifiques. L'hypothèse la plus logique serait de considérer qu'une activité géothermique provoque la fonte de la glace, qui ne peut manquer d'exister en grandes quantités dans le sous-sol. Mais aucune observation ne vient corroborer cette théorie. Les chercheurs ont donc mis au point un scénario simpliste pour expliquer les écoulements. Tout commence lorsqu'une couche semi-perméable riche en eau est tronquée par un évènement géologique (ouverture d'une faille, formation d'un cratère d'impact) et affleure à l'air libre. L'eau commence à s'échapper de la "blessure", mais un barrage de glace se forme presque aussitôt, interdisant à l'eau de continuer à s'écouler. Derrière le bouchon de glace, la pression augmente progressivement. Lorsque celle-ci est trop forte, le barrage de glace est pulvérisé et des torrents d'eau jaillissent soudain de la paroi. Une partie de l'eau se sublime dans l'atmosphère, une autre prend en glace, tandis que le restant se mélange à la poussière. Bientôt, un torrent de boue, de glace et d'eau liquide dévale la falaise, laissant derrière lui un profond sillon. Après quelques centaines de mètres, à cause de l'évaporation ou de la prise en glace de la totalité du liquide, l'épanchement s'arrête et les débris charriés s'accumulent en formant un cône. Le mécanisme n'aurait lieu que sur des pentes très froides, non ensoleillées et orientées vers les pôles. Sur les parois tournées vers l'équateur et exposées au soleil, les températures seraient trop élevées pour permettre à l'eau liquide de laisser une cicatrice sur les parois rocheuses, l'évaporation intense tarissant immédiatement les flots d'eau (Crédit photo : droits réservés).

 

Labrot © 1997-2017. Dernière mise à jour : 2 juillet 2000. Des commentaires, corrections ou remarques ? N'hésitez pas, écrivez moi!

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