De l’eau liquide aperçue sous la calotte polaire de Mars
Les données radar recueillies par Mars Express de l’ESA pointent vers un étang d’eau liquide enfoui sous des couches de glace et de poussière dans la région polaire sud de Mars.
Les preuves du passé aquatique de la planète rouge sont répandues sur toute sa surface sous la forme de vastes réseaux de vallées fluviales asséchées et de gigantesques canaux d’écoulement clairement imagés par des engins spatiaux en orbite. Les orbiteurs, ainsi que les atterrisseurs et les rovers explorant la surface martienne, ont également découvert des minéraux qui ne peuvent se former qu’en présence d’eau liquide.
Mais le climat a considérablement changé au cours des 4,6 milliards d’années d’histoire de la planète et l’eau liquide ne peut pas exister à la surface aujourd’hui, alors les scientifiques cherchent sous terre. Les premiers résultats du vaisseau spatial Mars Express, âgé de 15 ans, ont déjà révélé que de la glace d’eau existe aux pôles de la planète et est également enterrée dans des couches entrecoupées de poussière.
La présence d’eau liquide à la base des calottes glaciaires polaires a longtemps été suspectée ; après tout, d’après des études sur Terre, il est bien connu que le point de fusion de l’eau diminue sous la pression d’un glacier sus-jacent. De plus, la présence de sels sur Mars pourrait encore réduire le point de fusion de l’eau et maintenir l’eau liquide même à des températures inférieures à zéro.
Il a fallu la persévérance des scientifiques travaillant avec cet instrument de sondage souterrain pour développer de nouvelles techniques afin de collecter autant de données à haute résolution que possible pour confirmer leur conclusion passionnante.
Le radar pénétrant dans le sol utilise la méthode d’envoi d’impulsions radar vers la surface et le temps qu’il faut pour qu’elles soient réfléchies vers le vaisseau spatial, et avec quelle force. Les propriétés du matériau qui se trouve entre influencent le signal renvoyé, qui peut être utilisé pour cartographier la topographie du sous-sol.
L’enquête radar montre que la région polaire sud de Mars est constituée de nombreuses couches de glace et de poussière jusqu’à une profondeur d’environ 1,5 km dans la zone de 200 km de large analysée dans cette étude. Une réflexion radar particulièrement brillante sous les dépôts stratifiés est identifiée dans une zone de 20 km de large.
En analysant les propriétés des signaux radar réfléchis et en tenant compte de la composition des dépôts en couches et du profil de température attendu sous la surface, les scientifiques interprètent la caractéristique brillante comme une interface entre la glace et une masse stable d’eau liquide, qui pourrait être chargée d’eau salée. , sédiments saturés. Pour que MARSIS puisse détecter une telle nappe d’eau, il faudrait qu’elle ait au moins plusieurs dizaines de centimètres d’épaisseur.
«Cette anomalie souterraine sur Mars a des propriétés radar correspondant à l’eau ou aux sédiments riches en eau», déclare Roberto Orosei, chercheur principal de l’expérience MARSIS et auteur principal de l’article publié aujourd’hui dans la revue Science .
«Ce n’est qu’une petite zone d’étude ; c’est une perspective excitante de penser qu’il pourrait y avoir plus de ces poches d’eau souterraines ailleurs, encore à découvrir.
«Nous avions vu des indices de caractéristiques souterraines intéressantes pendant des années, mais nous ne pouvions pas reproduire le résultat d’orbite en orbite, car les taux d’échantillonnage et la résolution de nos données étaient auparavant trop faibles», ajoute Andrea Cicchetti, responsable des opérations MARSIS et un co -auteur sur le nouveau papier.
«Nous avons dû trouver un nouveau mode de fonctionnement pour contourner certains traitements embarqués et déclencher un taux d’échantillonnage plus élevé et ainsi améliorer la résolution de l’empreinte de notre jeu de données : maintenant, nous voyons des choses qui n’étaient tout simplement pas possibles auparavant.»
La découverte rappelle quelque peu le lac Vostok, découvert à environ 4 km sous la glace de l’Antarctique sur Terre. Certaines formes de vie microbienne sont connues pour prospérer dans les environnements sous-glaciaires de la Terre, mais les poches souterraines d’eau liquide salée et riche en sédiments sur Mars pourraient-elles également fournir un habitat approprié, maintenant ou dans le passé ? La question de savoir si la vie a jamais existé sur Mars reste une question ouverte, et c’est une question que les missions sur Mars, y compris l’actuel orbiteur euro-russe ExoMars et le futur rover, continueront d’explorer.
«La longue durée de Mars Express et les efforts épuisants déployés par l’équipe radar pour surmonter de nombreux défis analytiques ont permis ce résultat tant attendu, démontrant que la mission et sa charge utile ont encore un grand potentiel scientifique», déclare Dmitri Titov, de l’ESA. Scientifique du projet Mars Express.
«Cette découverte passionnante est un point culminant pour la science planétaire et contribuera à notre compréhension de l’évolution de Mars, de l’histoire de l’eau sur notre planète voisine et de son habitabilité. »
Mars Express a été lancé le 2 juin 2003 et a fêté ses 15 ans en orbite le 25 décembre 2018.
Un instrument radar orbital trouve un analogue martien d’un lac sous les glaciers de l’Antarctique
Loin sous la calotte glaciaire profondément gelée du pôle sud de Mars se trouve un lac d’eau liquide, le premier découvert sur la planète rouge. Détecté depuis l’orbite à l’aide d’un radar pénétrant la glace, le lac est probablement glacial et plein de sels – un habitat peu propice à la vie. Mais cette découverte, rapportée aujourd’hui en ligne dans Science, va certainement intensifier la chasse à d’autres couches d’eau enfouies qui pourraient être plus hospitalières. « C’est un résultat très excitant : la première indication d’un aquifère saumâtre sur Mars », déclare le géophysicien David Stillman du Southwest Research Institute à Boulder, dans le Colorado, qui n’a pas participé à l’étude.
Le lac ressemble à l’un des bassins interconnectés qui se trouvent sous plusieurs kilomètres de glace au Groenland et en Antarctique, explique Martin Siegert, géophysicien à l’Imperial College de Londres, qui dirige un consortium tentant de forer le lac Ellsworth sous l’Antarctique occidental. Mais les processus qui ont donné naissance à un lac profond sur Mars sont probablement différents. « Cela ouvrira un domaine scientifique très intéressant sur Mars », dit-il.
On pense que l’eau a coulé à la surface de Mars il y a des milliards d’années, lorsque son atmosphère était plus épaisse et plus chaude, creusant des ravins et des canaux qui sont encore visibles. Mais aujourd’hui, les faibles pressions atmosphériques signifient que toute eau de surface s’évaporerait. L’eau survit gelée dans les calottes polaires et dans des dépôts de glace souterrains. Certains dépôts ont été cartographiés par le radar avancé de sondage souterrain et ionosphérique de Mars (MARSIS), un instrument de l’orbiteur Mars Express de l’Agence spatiale européenne, lancé en 2003. MARSIS émet des impulsions d’ondes radio et écoute les réflexions. Certaines de ces ondes rebondissent à la surface, mais d’autres pénètrent jusqu’à 3 kilomètres et peuvent être réfléchies par des transitions brutales dans les couches enfouies, comme le passage de la glace à la roche.
Plus tard, l’équipe s’est rendu compte que l’ordinateur du vaisseau spatial faisait la moyenne des pixels pour réduire la taille des grands flux de données et, ce faisant, lissait les anomalies lumineuses. « Nous ne voyions pas ce qui se trouvait juste sous notre nez », explique Roberto Orosei, chercheur principal de MARSIS à l’Institut national italien d’astrophysique de Bologne.
Pour contourner ce problème, l’équipe a réquisitionné une puce mémoire sur Mars Express afin de stocker des données brutes lors de courts passages au-dessus de zones intrigantes. Entre 2012 et 2015, le vaisseau spatial a confirmé l’existence des reflets brillants lors de 29 passages au-dessus de la région polaire sud. La tache la plus brillante, décalée de 9° par rapport au pôle, se trouve à 1,5 km sous la glace et s’étend sur 20 km, ont déclaré Orosei et ses collègues.
La seule luminosité du radar ne suffit pas à prouver que l’eau liquide en est responsable. Un autre indice provient de la permittivité du matériau réfléchissant : sa capacité à stocker l’énergie dans un champ électrique. L’eau a une permittivité plus élevée que la roche et la glace. Pour calculer la permittivité, il faut connaître la puissance du signal réfléchi par la tache brillante, ce que les chercheurs ne pouvaient qu’estimer. Mais ils constatent que la permittivité de la tâche est plus élevée que partout ailleurs sur Mars – et comparable à celle des lacs subglaciaires sur Terre. Bien que l’équipe ne puisse pas mesurer l’épaisseur de la couche d’eau, Orosei affirme qu’il s’agit de bien plus qu’un mince film.
Tous les membres de l’équipe MARSIS ne sont pas convaincus. « Je dirais que l’interprétation est plausible, mais ce n’est pas encore une certitude », déclare Jeffrey Plaut, l’autre chercheur principal de MARSIS au Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, en Californie, qui n’est pas un auteur de l’étude.
Des niveaux élevés de sel et des températures de plusieurs dizaines de degrés en dessous de zéro ne sont pas de bon augure pour les microbes qui essaieraient d’y vivre, dit Stillman. « Si la vie martienne est comme la vie terrestre, c’est trop froid et trop salé ». Mais il ajoute que les chercheurs voudront rechercher d’autres lacs sous la glace et déterminer s’ils sont reliés – et s’ils indiquent une nappe phréatique encore plus profonde.
Des lacs pourraient même apparaître à des latitudes plus basses et plus chaudes, un endroit plus approprié pour un microbe martien, selon Valèrie Ciarletti de l’Université Paris-Saclay, qui développe un instrument radar pour le rover européen ExoMars, dont le lancement est prévu en 2020. «La grande, découverte serait de l’eau en profondeur en dehors de la calotte polaire».
https://www.science.org/content/article/liquid-water-spied-deep-below-polar-ice-cap-mars