Visitez l'ancien Mars – une planète étonnamment tempérée où la neige ou la pluie tombe du ciel, et les rivières se précipitent dans les vallées pour nourrir des centaines de lacs.
Une nouvelle étude de géologues de l'Université du Colorado Boulder dépeint cette image d'une planète rouge relativement chaude et humide, très différente de la friche glaciale que nous connaissons aujourd'hui. Les résultats de l'équipe suggèrent que de fortes précipitations ont probablement nourri de nombreux réseaux de vallées et de canaux qui ont façonné la surface martienne il y a des milliards d'années, ajoutant de nouvelles preuves à un débat de longue date en science planétaire.
Les chercheurs, dirigés par Amanda Steckel, qui a obtenu son doctorat en sciences géologiques à Cu Boulder en 2024, a publié leurs résultats le 21 avril dans le Journal of Geophysical Research: Planètes.
« Vous pouvez tirer des images Google Earth de lieux comme l'Utah, zoomer et vous verriez les similitudes avec Mars », a déclaré Steckel, maintenant au California Institute of Technology.
Aujourd'hui, la plupart des scientifiques conviennent qu'au moins une certaine eau existait à la surface de Mars pendant l'époque Noachian, il y a environ 4,1 à 3,7 milliards d'années.
Mais d'où cette eau est venue a longtemps été un mystère. Certains chercheurs disent que les anciens Mars n'étaient jamais chauds et mouillés, mais toujours froids et secs. À l'époque, le jeune soleil du système solaire n'était qu'environ 75% aussi brillant qu'aujourd'hui. Des calottes glaciaires tentaculaires peuvent avoir couvert les hautes terres autour de l'équateur martien, fondre parfois pendant de courtes périodes.
Dans la nouvelle recherche, Steckel et ses collègues ont décidé d'étudier les théories chaudes et froides et crampantes du climat passé de Mars. L'équipe s'est appuyée sur des simulations informatiques pour explorer comment l'eau peut avoir façonné la surface de Mars il y a des milliards d'années. Ils ont constaté que les précipitations de la neige ou de la pluie formaient probablement les motifs des vallées et des eaux d'amont qui existent encore sur Mars aujourd'hui.
« Il est très difficile de faire n'importe quelle sorte de déclaration concluante », a déclaré Steckel. « Mais nous voyons ces vallées commencer à un large éventail d'altitude. Il est difficile d'expliquer cela avec juste de la glace. »
Une histoire de deux planètes rouges
Les images satellites de Mars révèlent encore les empreintes digitales de l'eau sur la planète.
Autour de l'équateur, par exemple, de vastes réseaux de canaux se propagent des hauts plateaux martiens, se ramifiant comme des arbres et se vidant dans les lacs et même, peut-être, un océan. La persévérance du Rover de la NASA, qui a atterri sur Mars en 2021, explore actuellement Jezero Crater, le site d'un tel lac ancien. Pendant le Noachien, une puissante rivière a vidé dans cette région, déposant un delta sur le plancher du cratère.
« Vous auriez besoin de mètres de profondeur d'eau qui coule pour déposer ces types de rochers », a déclaré Brian Hynek, auteur principal de l'étude et scientifique au Laboratoire de physique atmosphérique et spatiale (LASP) à Cu Boulder.
Pour étudier cet ancien passé, lui et Steckel, qui siège maintenant à l'équipe de science de la persévérance, a créé, essentiellement, une version numérique d'une partie de Mars.
L'équipe s'est appuyée sur une simulation informatique, ou modèle, développée à l'origine pour les études sur la Terre par le co-auteur de l'étude Gregory Tucker, professeur au Département des sciences géologiques de Cu Boulder. Matthew Rossi, chercheur au Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences (CIRES) de Cu Boulder, a également été co-auteur.
Les chercheurs ont utilisé le logiciel pour modéliser l'évolution du paysage sur un terrain synthétique qui ressemble à Mars près de son équateur. Dans certains cas, le groupe a ajouté de l'eau à ce terrain de la chute des précipitations. Dans d'autres cas, les chercheurs ont inclus la fonte des calottes glaciaires. Ensuite, dans la simulation, ils ont laissé l'eau couler pendant des dizaines à des centaines de milliers d'années.
Les chercheurs ont examiné les modèles qui se sont formés en conséquence et, en particulier, dans lesquels les vannes d'eaux d'amont alimentant les vallées de ramification de Mars ont émergé. Les scénarios ont produit des planètes très différentes: dans le cas de la fonte des calottes glaciaires, ces têtes de vallée se sont formées en grande partie à de hautes altitudes, à peu près autour du bord de l'ancienne glace. Dans les exemples de précipitations, les eaux de tête martiennes étaient beaucoup plus répandues, formant des altitudes allant de la surface moyenne de la planète à plus de 11 000 pieds de haut.
« L'eau de ces calottes glaciaires commence à former des vallées uniquement autour d'une bande étroite d'élévation », a déclaré Steckel. « Alors que si vous avez des précipitations distribuées, vous pouvez faire former des têtes de vallée partout. »
L'équipe a ensuite comparé ces prédictions aux données réelles de Mars pris par Mars Global Arpenteur de la NASA et des vaisseaux spatiaux Mars Odyssey. Les simulations qui comprenaient des précipitations se sont alignées plus étroitement avec la vraie planète rouge.
Les chercheurs sont prompts à souligner que les résultats ne sont pas le dernier mot sur le climat ancien de Mars – en particulier, la façon dont la planète a réussi à rester suffisamment au chaud pour soutenir la neige ou la pluie n'est toujours pas claire. Mais Hynek a déclaré que l'étude fournit aux scientifiques de nouvelles perspectives sur l'histoire d'une autre planète: la nôtre.
« Une fois que l'érosion de l'eau qui coule s'est arrêtée, Mars a presque été gelé dans le temps et ressemble probablement à la Terre il y a 3,5 milliards d'années », a-t-il déclaré.
