Des falaises glacées sur la planète Mars

Un des escarpements martiens photographiés par la sonde MRO. Echelle: 500m de large. © Nasa/JPL-Caltech/UA/USGS
La sonde Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) a observé de la glace sur Mars en huit endroits, sous forme de couches superposées à quelques mètres seulement sous la surface de la planète rouge.

« C’est comme observer le monde souterrain d’une fourmilière », déclare Shane Byrne, de l’université d’Arizona, coauteur de l’article publié dans la revue Science le 12 janvier 2018. La sonde MRO a photographié de la glace à flanc de huit falaises martiennes, situées dans les hémisphères Nord et Sud à des latitudes comprises entre 55 et 58°. Ces empilements glacés, observables par la tranche, s’étendent sur plusieurs dizaines de mètres de profondeur immédiatement sous la surface. Il suffit parfois de creuser 1 ou 2 m pour atteindre la couche supérieure. C’est le spectromètre CRISM installé sur l’orbiteur qui a confirmé que le matériau brillant, visible sur ces pentes inclinées d’environ 55°, était bien de l’eau glacée.

La présence de glace sur Mars n’est pas nouvelle. Dès les années 1780, William Herschel observait les variations de la taille des calottes polaires au fil des saisons. L’astronome britannique suggérait alors la présence de glace. La preuve en est obtenue en 2004 par la sonde européenne Mars Express grâce à son radar MARSIS. Plusieurs fois confirmée, y compris à des latitudes plus basses, la présence de glace en surface est définitivement actée en 2008, lorsque l’atterrisseur Phoenix n’a besoin de creuser qu’à 10cm pour en prélever et analyser un échantillon, à une latitude de 68°.

La nouveauté réside ici dans cette extraordinaire fenêtre d’observation en 3D du sous-sol glacé de la planète. Pour Shane Byrne, de futurs astronautes n’auraient plus qu’à se rendre à ces endroits, relativement faciles d’accès, « avec un seau et une pelle » pour récupérer toute l’eau (glacée) dont ils auraient besoin. En tout cas, ce serait moins compliqué que de devoir atteindre les latitudes polaires.

Mars toujours plus froide

« Ces observations vont dans le sens du portrait que nous nous faisons de Mars : une planète froide couverte d’un pergélisol (un sol gelé en permanence) en profondeur au niveau de l’équateur et superficiel au-delà de 45° de latitude », commente François Costard, directeur de recherche en géologie planétaire à Orsay. La température à la surface de la planète rouge est presque toujours négative. Elle peut descendre jusqu’à -140°C en hiver.

Il arrive cependant qu’une face éclairée par le Soleil franchisse le seuil de 0°C. À cette température sur Mars, la glace ne fond pas mais se sublime : l’eau passe directement de l’état solide à l’état gazeux. Cela est dû à l’atmosphère ténue de la planète, dont la pression est trop faible pour permettre à l’eau de subsister à l’état liquide (ce qui n'a pas toujours été le cas).

On sait que, sur Terre, une faible pression en altitude fait bouillir l’eau à une température plus basse que la normale — par exemple, 60°C au sommet de l’Everest. Sous une pression martienne de seulement 6 millibars, soit 0,6% de la pression atmosphérique terrestre, l’eau boue à 0°C. Ce processus de sublimation fait bouger les pentes érodées que MRO a photographiées : l’arête de ces falaises recule à mesure que l’eau se vaporise, provoquant les éboulements de la roche qui se désolidarise.

Conséquence des variations du climat

Reste à comprendre comment se sont formées ces strates d’eau glacée. Selon François Costard, « des amas de neige provoqués par le vent (appelés dépôts nivéo-éoliens) ou des dépôts de condensation sont plus vraisemblables qu’une eau liquide qui aurait ruisselé puis gelé ». Les dépôts successifs de glace se seraient répétés périodiquement selon l’oscillation de l’axe de rotation de Mars, dont l’inclinaison varie lentement mais avec une plus grande amplitude que sur Terre.

Prélever un échantillon en profondeur de ces zones permettrait de reconstituer l’histoire climatique de la planète rouge sur des millions d’années, à la manière dont les cernes d’une souche d’arbre nous renseignent sur les épisodes climatiques passés.

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