L'eau sur Mars se fait aujourd'hui discrète, cachée essentiellement sous forme de glace dans son sous-sol et dans ses calottes polairescalottes polaires, mais il fut un temps où elle coulait librement à la surface comme le suggèrent de nombreuses traces d'anciennes rivières et d'un immense océan. De tels indices ont été observés pas plus tard qu'en novembre dernier par le satellite Mars ExpressMars Express, a révélé l'Agence spatiale européenneAgence spatiale européenne (ESA) dans un communiqué, partageant une image d'une structure tout en ramifications, étrangement similaire aux réseaux fluviaux terrestres.

Cette structure est un embranchementembranchement de vallées que l'on appelle « réseau de vallées », probablement drainées par des rivières et leurs affluents, comme pour les bassins versantsbassins versants sur Terre, sauf que l'on ne peut plus distinguer leur lit, enfoui sous les sédimentssédiments. Loin d'être inconnus sur Mars, les reliefs de ce genre se retrouvent essentiellement dans les hautes terres de l'hémisphère sudhémisphère sud, une région très cratérisée âgée de 3,5 à 4 milliards d'années, et datent en général de la même époque.

Comparaison entre un réseau de vallées observé dans l'hémisphère sud de la Planète rouge par Mars Express le 19 novembre 2018 (l'image est orientée avec le nord à droite au lieu d'en haut) et le fleuve Yarlung Tsangpo qui traverse le Tibet, observé par le satellite Terra. © ESA, DLR, FU Berlin, CC By-sa 3.0 IGO, Nasa, DP

D'où vient toute cette eau ?

Le réseau observé par Mars Express ne fait pas exception. Il sillonne les hautes terres australes, entre le bassin d'impact Hellas Planitia au sud et le cratère Huygens à l'ouest, lequel affiche d'ailleurs également sur ses rebords des motifs creusés par des rivières désormais asséchées. Les vallées constituant ce réseau mesurent jusqu'à deux kilomètres de large et 200 mètres de profondeur et ont été creusées sous l'action de rivières s'écoulant avec un fort débitdébit, appuyées par d'importantes précipitations, indique l'ESA.

Image topographique du réseau de vallées observé par Mars Express le 19 novembre 2018. Le dégradé de couleurs indique l'altitude, avec en bleu les reliefs les plus profonds et en rouge les plus élevés. D'après la topographie, l'eau s'écoulait du nord vers le sud (le nord sur cette image étant à droite au lieu d'en haut). © ESA, DLR, FU Berlin, CC By-sa 3.0 IGO

La plupart des réseaux de vallées s'expliquent de même par une érosion fluviale, mais le mystère subsiste quant aux origines de toute cette eau et aux conditions qui lui ont permis de former des rivières en surface. Elle pourrait provenir des pluies, des chutes de neige, de la fonte des glaciersglaciers ou encore de sources souterraines. Ce réseau est un indice supplémentaire renforçant l'hypothèse que dans le passé, Mars bénéficiait d'une atmosphèreatmosphère plus épaisse, ainsi que d'un climatclimat plus chaud et plus humide, compatible avec le ruissellement d'eau liquide à la surface.

Des traces de rivières géantes sur Mars

Article de Xavier DemeersmanXavier Demeersman publié le 27 août 2016

Une équipe de chercheurs ayant identifié un vaste réseau de rivières fossilisées sur Mars défend l'hypothèse que la Planète rouge a été, il y a un peu moins de 4 milliards d'années, un peu plus bleue, car plus chaude et humide.

À la fin du XIX^e siècle, on imaginait volontiers que notre voisine Mars était non seulement peuplée mais aussi que ses habitants creusaient des canaux pour acheminer l'eau depuis les pôles jusqu'aux basses latitudeslatitudes. Pour des astronomesastronomes comme Percival Lowell, c'était même une conviction. Ce dernier s'est d'ailleurs évertué d'étayer cette hypothèse tout au long de sa vie à travers de nombreuses observations (photos, croquis...).

Mais en 1965, les premières images transmises par la sonde Mariner 4 ont déçu les attentes. La Planète rouge apparait comme un monde aussi stérile et aride que la Lune...

Cinquante ans plus tard, notre regard sur cette planète deux fois plus petite que la Terre a encore changé. De l'eau, nous savons qu'il y en a, mais surtout sous forme de glace dans son sous-sol ainsi qu'aux pôles et aussi en petite quantité dans son atmosphère très ténue.

Carte des différentes altitudes à la surface de Mars. Arabia Terra se situe à un niveau intermédiaire entre les basses terres du nord (en bleu) et les hautes terres de son hémisphère sud (en rouge et orange). © Nasa, JPL, MOLA Science Team

Une vallée fluviale fossilisée

Il y a bien eu de l'eau sur Mars sous forme liquide, mais c'était quand son atmosphère était plus épaisse, il y a environ 4 milliards d'années. Aujourd'hui, les planétologues débattent au sujet de cette période : est-ce que le climat global martien était alors durablement chaud et humide ou est-ce que la planète était froide et sèche, avec de brèves périodes où la température dépassait zéro degré ?

Dans une étude financée par le Science & Technology Facilities Council et l'Agence spatiale britannique, et qui vient de paraître dans la revue Geology, des chercheurs plaident pour un passé plus humide et doux. C'est l'immense réseau fluvial de quelque 17.000 km qu'ils ont identifié dans la région d'Arabia TerraTerra grâce aux images en haute résolutionrésolution capturées par la mission MRO (Mars Reconnaissance OrbiterMars Reconnaissance Orbiter) qui les a conduits à favoriser cette hypothèse.

« Les modèles climatiquesmodèles climatiques des débuts de Mars prédisent de la pluie à Arabia Terra, rappelle l'auteur principal de ces recherches Joel Davis, or, jusqu'à présent, il y avait peu de preuves géologiques à la surface pour soutenir cette théorie ».

Vue en perspective de la vallée inversée Aram Dorsum, un des sites candidats pour la future mission européenne ExoMars 2020. © Nasa, JPL, MSSS

De la vie au Noachien ?

Le système d'anciens lits de rivière qu'ils ont découvert, s'étalant sur une surface aussi vaste que le Brésil, apparait aujourd'hui comme des vallées inversées. Remplis de divers sédiments, sablessables et graviers qui se sont cimentés, ces anciens lits ont résisté à l'érosion environnante. Ils témoignent donc d'une ancienne activité hydrique dans ce milieu situé à l'intermédiaire entre les hautes terres du sud et les basses terres du nord sur le globe martien (voir carte ci-dessus). Elles mesurent jusqu'à 30 mètres de hauteur et les plus larges font entre un et deux kilomètres, aussi « nous pensons qu'ils sont probablement les restes de rivières géantes qui ont coulé il y a des milliards d'années ».

C'était durant l'ère noachienne, entre 3,9 et 3,7 milliards d'années. Pour l'équipe, s'il y a eu de la vie à cette période sur Mars, des traces pourraient bien y être conservées dans ces couches sédimentaires. Un argument qui pourrait bien peser dans la décision du site d'atterrissage du rover européen ExoMars 2020, même si le grand favori est Oxia Planum. En effet, l'une de ces anciennes rivières, Aram DorsumDorsum, figure sur la liste des candidats. Peut-être en sera-t-il autrement.

En attendant, les chercheurs prévoient une étude plus détaillée de ce réseau de vallées inversées.