HYDROLOGIE
a)Ecoulement d’eau ?
On observe sur Mars une multitude de vallées et de chenaux d’inondation, preuve que l’eau a coulé à sa surface. Mais ce n’est plus possible dans les conditions actuelles :
- les températures sont trop faibles, elle oscillent entre –120°C aux pôles, et +20°C à l’équateur
- la pression atmosphérique à la surface n’est pas assez élevée, elle est égale à 1% de celle de la Terre au niveau de la mer
Ainsi, l’eau ne peut être actuellement présente que sous forme de vapeur ou de glace
Mais une chose est certaine, il y a 4,5 milliards d’années, l’eau coulait librement à la surface de Mars, et la planète ressemblait beaucoup plus à la Terre qu’aujourd’hui. Un climat tropical a régné sur Mars pendant 800 millions d’années, laissant la possibilité à la vie d’apparaître.
Malheureusement, Mars est par son diamètre deux fois plus petite que la Terre, sa gravité est donc bien plus faible, et son atmosphère s’est peu à peu dissipée dans l’espace, ne permettant plus la présence d’eau liquide. De plus, les volcans, qui fournissaient les gaz nécessaires à la constitution de cette atmosphère se sont éteints peu à peu car Mars, là encore trop petite, à évacué plus rapidement que la Terre sa chaleur interne.
En fait, Mars est l’image que nous aurons de la Terre dans quelques milliards d’années, une planète morte ayant épuisé sa chaleur initiale.
Mars Global Surveyor a fait une découverte sensationnelle en trouvant des traces d’écoulement d’eau très récentes, dont les plus anciennes n’ont pas plus d’un million d’années. Elles auraient même pu se former hier!
Pourtant, comme nous l’avons démontré, c’est impossible.
Pas si sûr…
Les scientifiques ont remarqué que ces traces d’écoulement partent toutes d’une même couche de roche, ce qui permet de supposer l’existence d’une nappe phréatique.
Voici leur explication :
Lors d’un glissement de terrain ou d’un impact météoritique, cette nappe phréatique est mise à l’air libre. L’eau s’écoule un peu et se transforme rapidement en glace. Un bouchon se forme. L’eau s’accumule derrière et la pression augmente. Le bouchon cède et l’eau dévale la pente, avant de se vaporiser, à cause de la pression trop faible. Le bouchon se reforme, et tout recommence.
La sonde a fait une autre découverte. Au fond d’un gouffre, le gouffre de Candor, dans Valles Marineris, elle a découvert une source alimentant un plan d’eau. Normalement sa présence est impossible, mais au fond du gouffre la pression est suffisante pour que l’eau ne s’évapore pas instantanément. Le phénomène semble saisonnier car la sonde est passée plusieurs fois à la verticale du gouffre et le plan d’eau n’apparaît pas sur toutes les photos. Cette étendue d’eau stagnante constitue un endroit propice à la vie et le programme d’exploration martienne y attache une grande importance. La présence d’autres sources facilitera les missions habitées vers Mars car on pourra obtenir de l’oxygène respirable et de l’hydrogène, carburant, à partir de l’eau.
Des traces récentes d'écoulement d'eau sur Mars...
Gros plan sur ces mêms traces d'écoulement...
Ares Vallis et ses nombreux chenaux d'inondation.
Tiu Vallis est un chenal d'inondation qui débute dans une zone extrêmement chaotique (Hydaspis Chaos, au centre) et progresse ensuite vers le nord à travers un lit assez étroit, pour s'étaler brusquement en direction du nord et de l'ouest, en érodant sensiblement les terrains environnants.
Schéma expliquant les écoulements périodiques d'eau à la surface de Mars : une barrière de glace retenant l'eau liquide cède périodiquement sous l'effet d'un évènement extérieur (glissement de terrain).
Valles Marineris, un canyon de 4000 km de long à la surface de Mars. La linéarité de Valles Marineris témoigne de son origine tectonique, contrairement au Grand Canyon sur Terre, qui résulte du travail d'érosion de la rivière Colorado.
Formations géologiques au sein de Valles Marineris.
Après l'ouverture du canyon, certaines vallées ont été agrandies par l'effondrement ou le sapement de leurs versants. On voit ici la vaste dépression d'Ophir Chasma.
b)Un océan dans le passé ?
Comme nous avons pu le constater, l’hémisphère nord de Mars possède une altitude moyenne moins élevée que l’hémisphère sud. Or, les sondes Viking ont observé une ligne blanche continue ceinturant cette région dépressionnaire. Cette ligne serait le rivage d’un ancien océan. Pour le prouver, il suffit de mesurer l’altitude de cette ligne : si elle est constante, c’est qu’il s’agit du niveau de la mer. MGS la montré, mais n’a pas trouvé de traces laissées par la houle et les vagues, ce qui remet en cause la présence de cet océan voici quatre milliards d’années. Mais rien ne dit qu’il n’a jamais existé…
D’autres indices permettent de supposer sa présence :
- les vallées de l’hémisphère sud y aboutissent, et disparaissent à une même altitude, celle du présumé rivage
- les roches sédimentaires et les plaines très plates n’ont pu, selon certains, se former que dans une étendue d’eau stagnante
Cet océan, s’il a existé, contenait 14 millions de kilomètres cube d’eau, quantité suffisante pour recouvrir la totalité de la planète d’une couche de 100 mètres d’épaisseur. La profondeur de cet océan pouvait atteindre jusqu’à 2000 mètres, avec une moyenne de 560 mètres.
Malheureusement, il s’est peu à peu évaporé au fur et à mesure que la pression atmosphérique diminuait, et son eau s’est échappée sous forme de vapeur dans l’espace. Une hypothèse plus optimiste affirme que la surface de l’océan aurait gelé, emprisonnant l’eau liquide dessous. La glace aurait été peu à peu recouverte de poussières, et l’océan pourrait toujours exister, sous la terre, avec de l’eau liquide si la chaleur est suffisante. C’est ce que vont essayer de prouver les futures sondes.
Cette
vue d'artiste montre la planète Mars telle qu'elle était peut
être il y a 1 à 3 milliard d'années. La majeure partie de
l'hémisphère nord est occupée par un océan.
L'océan martien a du joué un rôle non négligeable
au niveau climatique, et il a peut être été aussi le berceau
d'éventuels organismes martiens.
L'océan martien, vu sous une autre perspective.
Constitution
progressive de l'océan martien. Sur le premier schéma en partant
de la gauche, la hauteur d'eau n'est que de 500 mètres. Lorsque la hauteur
d'eau atteint 1000 mètres (deuxième schéma), les deux bassins
sont mis en communication. Sur le troisième schéma, toutes les
régions situées en dessous du contact n°2 sont immergées.
Enfin, sur le quatrième schéma, l'inondation est à sans
comble et les vagues viennent lécher le contact n°1. Des plaines
d'Elysium, il ne subsiste qu'une petite île dominée par l'imposant
volcan Elysium Mons.
c)L’eau sous forme de glace ?
La totalité de l’eau ne s’est pas évaporée dans l’espace, où se cache-t-elle ? Il est possible qu’elle se soit tout simplement infiltrée dans les fissures du sous-sol, où elle a gelé, et n’a pas bougé depuis plusieurs milliards d’années.
Si c’est le cas, elle peut s’être installée dans tout le sous-sol martien, jusqu’à une profondeur maximale de 8km, limite au-delà de laquelle la roche, à cause de la pression colossale, n’est plus assez poreuse pour permettre à l’eau de s’y loger. La limite supérieure varie en fonction de la latitude. Il faut que le sol soit en permanence gelé pour que la glace du sous-sol ne s’évapore pas, ainsi la limite supérieure est située, au niveau de l’équateur, quelques centaines de mètres plus bas qu’aux pôles, où elle est presque au niveau du sol, gelé en permanence.
Une bonne partie de l’eau est aussi présente dans les calottes polaires, particulièrement celle du pôle nord. Cette calotte a un diamètre de 1200km pour une épaisseur moyenne de 1km, atteignant parfois 3km. Elle contient 1,2 millions de kilomètres cube de glace, soit la moitié de la calotte du Groenland, ou 1/25 de celle de l’Antarctique. On estime que cette quantité de glace représente 10% de l’eau qui se trouvait jadis sur Mars. Le reste étant probablement sous terre, où perdu dans l’espace.
La calotte du pôle sud est recouverte de glace de dioxyde de carbone, ce qui empêche d’avoir une estimation exacte de l’eau qu’elle contient, car la couche de dioxyde de carbone ne peut être que superficielle, ou très épaisse.
Selon les estimations, le volume d’eau contenu dans les deux calottes s’élèverait entre 3,2 et 4,7 millions de kilomètres cube, soit une fois et demie la calotte du Groenland, ce qui représenterait alors 40% de la quantité d’eau présente jadis sur Mars.
L'évolution de la calotte du pôle nord martien au rythme des saisons.
Gros plan de la calotte du pôle nord...