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Mars : une grande partie de son eau serait encore enfouie sous terre

Crédits : Observatoire européen austral

Il y a plusieurs milliards d’années, de l’eau liquide façonnait le paysage de Mars, abritée par une belle atmosphère. Toute cette eau a depuis disparu de la surface. La question est : où est-elle passée ? Selon des chercheurs du JPL et de Caltech, une grande partie se cache probablement sous terre.

Il y a environ quatre milliards d’années, Mars ressemblait beaucoup à la Terre. Des études suggèrent en effet que la planète abritait un océan dans son hémisphère nord, qui à l’époque contenait autant d’eau que la moitié de l’Atlantique. Mais faites une « avance rapide » d’un milliard d’années et vous ne retrouvez qu’un désert froid et incroyablement sec. De ce passé humide, il ne reste aujourd’hui que des cicatrices que nos rovers et orbiteurs se chargent d’étudier.

Alors, où est passée toute cette eau ? La réponse généralement acceptée est qu’elle s’est échappée dans l’espace.

Pas de champ magnétique, pas d’eau liquide

Comparée à la Terre, Mars n’est en effet pas très massive, ce qui veut dire que son champ gravitationnel est assez faible. En conséquence, le diazote présent dans son atmosphère primitive s’est échappé assez vite. La planète s’est également rapidement refroidie, ce qui a eu pour effet de solidifier son noyau autrefois liquide. Et sans noyau liquide, pas de champ magnétique.

S’en suit alors une réaction en chaîne. Privée de son champ magnétique, Mars s’est retrouvée à la merci du vent solaire qui a érodé son atmosphère. Le volcanisme de la planète ayant également diminué, son atmosphère a donc eu de plus en plus de mal à se renouveler. De fait, la pression atmosphérique a diminué, et nous savons que plus la pression est basse, plus l’état liquide a du mal à se maintenir.

Peu à peu, l’eau martienne s’est alors transformée en vapeur, avant de s’échapper finalement dans l’espace.

Ceci dit, si une partie de l’eau martienne s’est certainement échappée de cette manière, une équipe de chercheurs soutient que ce processus ne peut expliquer la totalité de cette perte. D’après leurs calculs, une grande partie de cette eau serait intégrée dans les minéraux de la croûte terrestre.

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La planète Mars, aujourd’hui froide et sèche, ressemblait jadis beaucoup à la Terre. Crédits : Michal Osmenda/Wikipedia

Au moins 30 % de l’eau d’origine toujours là

Dans le cadre de ces travaux, les auteurs ont examiné la quantité d’eau sous toutes ses formes tapissant le paysage martien au cours de son histoire. Ils ont également pris en compte la composition chimique de son atmosphère et de sa croûte.

L’équipe s’est ensuite concentrée sur le rapport de l’hydrogène « léger » à l’hydrogène « lourd » (ou deutérium). Le deutérium est un isotope d’hydrogène plus rare et plus lourd avec un neutron supplémentaire dans son noyau. De fait, il est moins susceptible d’être perdu dans l’espace que la forme plus légère.

Cela signifie qu’avec le temps, si la vapeur d’eau s’échappait dans l’espace, elle laisserait derrière elle un rapport plus élevé de deutérium par rapport à l’hydrogène ordinaire dans l’atmosphère.

Or, après avoir examiné ce rapport, ils se sont aperçus que quelque chose ne collait pas. Étant donné la quantité d’eau que la planète était censée contenir, et compte tenu du taux de fuite d’hydrogène observé par les engins spatiaux, le rapport deutérium/hydrogène actuel ne peut être expliqué par la seule perte atmosphérique. Au lieu de cela, ils suggèrent qu’une grande partie – de 30 à 99 % – s’est infiltrée dans les minéraux du sol.

« Chaque fois que vous avez une roche et qu’elle interagit avec l’eau, il y a une série de réactions très complexes qui forment un minéral hydraté », explique alors Eva Scheller, qui co-signe ces travaux. Ce processus, appelé « altération chimique », a également lieu sur Terre (l’argile est un exemple).

Sur Terre, cette eau absorbée est ensuite recyclée dans l’atmosphère par le jeu de la tectonique des plaques et du volcanisme. Mais Mars n’est pas soumise à ces caprices géologiques. Aussi, si de l’eau s’est effectivement retrouvée piégée dans le sol, elle est probablement encore toujours là.

Les détails de l’étude sont publiés dans la revue Science.