Il y a des milliards d'années, Mars avait de l'eau liquide à sa surface sous la forme de lacs, de ruisseaux et même d'un océan qui couvrait une grande partie de son hémisphère nord. La preuve de ce passé plus chaud et plus humide est écrite dans de nombreux endroits du paysage sous la forme de cônes alluviaux, de deltas et de dépôts d'argile riches en minéraux. Cependant, depuis plus d'un demi-siècle, les scientifiques se demandent si de l'eau liquide existe sur Mars aujourd'hui.
Selon de nouvelles recherches de Norbert Schorghofer - le scientifique principal du Planetary Science Institute - de l'eau saumâtre peut se former par intermittence à la surface de Mars. Bien que de très courte durée (quelques jours par an), la présence potentielle de saumures saisonnières sur la surface martienne nous en apprendrait beaucoup sur les cycles saisonniers de la planète rouge, tout en aidant à résoudre l'un de ses mystères les plus durables.
L’étude de Schorghofer, intitulée «Mars: évaluation quantitative de la fusion des crocus derrière les rochers», a récemment paru dans The Astrophysical Journal. Pour répondre à la question de savoir si le gel saisonnier de l'eau peut fondre, produisant ainsi de l'eau liquide, Schorghofer a envisagé une série de modèles quantitatifs, ainsi que des informations actualisées sur la convection thermique et un modèle de bilan énergétique de surface en trois dimensions.
Alors qu'une grande partie de l'eau qui existait autrefois sur Mars a été préservée sous la forme de ses calottes polaires, la présence d'eau liquide est très difficile à déterminer. La planète subit des cycles saisonniers comme la Terre, ce qui amènerait à conclure que cette glace fond périodiquement. Cependant, l'environnement à basse pression et les changements rapides de température sur Mars font que cette glace se sublime bien avant d'atteindre son point de fusion.
Sur Mars, la pression atmosphérique varie de 0,4 à 0,87 kilopascals (kPa), ce qui équivaut à moins de 1% de la Terre au niveau de la mer. Cela le place près de la triple pression de H2O - la pression minimale nécessaire pour que l'eau liquide existe. Pendant ce temps, la surface chauffe très rapidement lorsqu'elle est exposée au soleil, ce qui entraîne des changements massifs de température tout au long de la journée.
Comme Schorghofer l'a expliqué dans un récent communiqué de presse du PSI:
«Mars possède de nombreuses régions riches en glace froide et de nombreuses régions chaudes sans glace, mais les régions glacées où la température dépasse le point de fusion sont un point idéal quasiment impossible à trouver. Ce point idéal est l'endroit où l'eau liquide se formerait. »
Schorghofer considère que ces «points chauds» sont situés aux latitudes moyennes autour de la topographie saillante (par exemple, les rochers et les formations rocheuses hautes). Pendant l'hiver, ces régions projetaient continuellement des ombres, créant des environnements très froids où le givre pouvait s'accumuler.
Au printemps, ces mêmes endroits seraient exposés à la lumière directe du soleil. Cela provoquerait le réchauffement des gelées d'eau près du point de fusion de l'eau après un ou deux jours martiens (alias sols). Selon les calculs détaillés du modèle de Schorghofer, la température changerait très rapidement, passant de -128 ° C (-200 ° F) le matin à -10 ° C (14 ° F) à midi.
Partout où ces dépôts de gel d'eau se sont formés sur un sol riche en sel, leur point de fusion serait abaissé au point où il fondrait à -10 ° C. Cela signifie que tout le gel ne se sublimerait pas et ne deviendrait pas gazeux. Certains se transformeraient en saumures qui perdureraient jusqu'à ce que toute la glace ait fondu ou se soit transformée en vapeur. Cette tendance saisonnière se répéterait l'année suivante.
Tout comme ce qui se passe dans la région polaire sud, les gelées de dioxyde de carbone pourraient également s'accumuler pendant l'hiver dans les zones ombragées derrière la topographie saillante. La fonte des gels aqueux n'aurait donc lieu qu'après la vaporisation de la glace sèche - un point que les scientifiques appellent la «date du crocus». Un ou deux sols après cette date, la glace d'eau liquide commencera à dégeler pour créer de l'eau - connue sous le nom de «fusion de crocus».
Ces résultats s'appuient sur des expériences antérieures menées par la NASA qui ont montré comment les environnements riches en chlorate sur Mars seraient l'endroit le plus probable pour trouver de l'eau. Des recherches similaires ont été menées par de nombreuses équipes scientifiques qui se sont demandées si les caractéristiques saisonnières autour des régions équatoriales de Mars - connues sous le nom de Lignées de pente récurrentes (RSL) ou «traînées de pente» - sont le résultat de la formation de saumures.
Jusqu'à présent, il existe des preuves contradictoires quant à la cause de ces caractéristiques et si elles sont le résultat d'avalanches de sable (mécanismes «secs») ou d'eau liquide provenant de sources souterraines, de la fonte de la glace de surface ou de la formation de saumures (mécanismes «humides») . Comme Schorghofer l'a expliqué, ses recherches et sa modélisation sont une indication supplémentaire que l'école de pensée «humide» est correcte.
«Répondre à la question de savoir si la fonte des crocus de la glace d'eau saisonnière se produit réellement sur Mars a nécessité une multitude de calculs quantitatifs détaillés - les chiffres sont vraiment importants. Il a fallu des décennies pour développer les modèles quantitatifs nécessaires. »
Cet été, la NASA Mars 2020 rover partira de Cap Canaveral pour commencer son voyage de six mois vers Mars. Une fois sur place, il rejoindra Curiosité et une foule d'autres missions qui recherchent actuellement des preuves du passé aquatique de Mars. Avec un peu de chance, on trouvera également des preuves directes de l'existence d'eau liquide aujourd'hui! En plus de régler un débat qui dure depuis des décennies, ce serait une bonne nouvelle pour tous ceux qui espèrent y aller à l'avenir!
