Pourquoi Mars s’est-il asséché ? Une nouvelle étude indique des réponses inhabituelles

Mars était autrefois rouge de rivières. Les traces révélatrices des rivières, ruisseaux et lacs du passé sont visibles aujourd’hui sur toute la planète. Mais il y a environ trois milliards d’années, ils se sont tous asséchés – et personne ne sait pourquoi.

« Les gens ont avancé des idées différentes, mais nous ne savons pas ce qui a provoqué un changement climatique aussi spectaculaire », a déclaré Edwin Kite, géophysicien à l’Université de Chicago. « Nous aimerions vraiment comprendre, surtout parce que c’est la seule planète dont nous savons avec certitude qu’elle est passée d’habitable à inhabitable. »

Kite est le premier auteur d’une nouvelle étude qui examine les traces des rivières martiennes pour voir ce qu’elles peuvent révéler sur l’histoire de l’eau et de l’atmosphère de la planète.

Auparavant, de nombreux scientifiques avaient supposé que la perte de dioxyde de carbone de l’atmosphère, qui aidait à garder Mars au chaud, causait des problèmes. Mais les nouvelles découvertes, publiées le 25 mai dans Avancées scientifiquessuggèrent que le changement a été causé par la perte d’un autre ingrédient important qui maintenait la planète suffisamment chaude pour l’eau courante.

Mais on ne sait toujours pas ce que c’est.

De l’eau, de l’eau partout, et pas une goutte pour boire

En 1972, les scientifiques ont été étonnés de voir des images de la mission Mariner 9 de la NASA alors qu’elle faisait le tour de Mars depuis son orbite. Les photos ont révélé un paysage rempli de lits de rivières, preuve que la planète avait autrefois beaucoup d’eau liquide, même si elle est sèche comme un os aujourd’hui.

Puisque Mars n’a pas de plaques tectoniques pour déplacer et enterrer la roche au fil du temps, d’anciennes traces fluviales reposent toujours à la surface comme des preuves abandonnées à la hâte.

Cela a permis à Kite et à ses collaborateurs, dont Bowen Fan, étudiant diplômé de l’Université de Chicago, ainsi que des scientifiques de la Smithsonian Institution, du Planetary Science Institute, du California Institute of Technology Jet Propulsion Laboratory et d’Aeolis Research, d’analyser des cartes basées sur des milliers de photos prises à partir de orbite par satellites. En se basant sur les pistes qui se chevauchent et sur la façon dont elles sont altérées, l’équipe a reconstitué une chronologie de la façon dont l’activité fluviale a changé d’altitude et de latitude sur des milliards d’années.

Ensuite, ils pourraient combiner cela avec des simulations de différentes conditions climatiques et voir lesquelles correspondaient le mieux.

Les climats planétaires sont extrêmement complexes, avec de très nombreuses variables à prendre en compte, surtout si vous voulez garder votre planète dans la zone « Goldilocks » où il fait exactement assez chaud pour que l’eau soit liquide mais pas si chaude qu’elle bout. La chaleur peut provenir du soleil d’une planète, mais il doit être suffisamment proche pour recevoir le rayonnement, mais pas si près que le rayonnement dépouille l’atmosphère. Les gaz à effet de serre, tels que le dioxyde de carbone et le méthane, peuvent piéger la chaleur près de la surface d’une planète. L’eau elle-même joue également un rôle; il peut exister sous forme de nuages ​​dans l’atmosphère ou sous forme de neige et de glace à la surface. Les calottes enneigées ont tendance à agir comme un miroir pour refléter la lumière du soleil dans l’espace, mais les nuages ​​peuvent soit piéger soit refléter la lumière, selon leur hauteur et leur composition.

Kite et ses collaborateurs ont exécuté de nombreuses combinaisons différentes de ces facteurs dans leurs simulations, à la recherche de conditions qui pourraient rendre la planète suffisamment chaude pour qu’au moins une partie de l’eau liquide existe dans les rivières pendant plus de milliards d’années, mais la perde ensuite brusquement.

Mais en comparant différentes simulations, ils ont vu quelque chose de surprenant. Changer la quantité de dioxyde de carbone dans l’atmosphère n’a pas changé le résultat. Autrement dit, la force motrice du changement ne semble pas être le dioxyde de carbone.

« Le dioxyde de carbone est un gaz à effet de serre puissant, c’était donc vraiment le principal candidat pour expliquer l’assèchement de Mars », a déclaré Kite, un expert des climats d’autres mondes. « Mais ces résultats suggèrent que ce n’est pas si simple. »

Il existe plusieurs options alternatives. La nouvelle preuve correspond bien à un scénario, suggéré dans une étude de 2021 de Kite, où une couche de nuages ​​​​minces et glacés haut dans l’atmosphère de Mars agit comme du verre de serre translucide, emprisonnant la chaleur. D’autres scientifiques ont suggéré que si l’hydrogène avait été libéré de l’intérieur de la planète, il aurait pu interagir avec le dioxyde de carbone dans l’atmosphère pour absorber la lumière infrarouge et réchauffer la planète.

« Nous ne savons pas ce qu’est ce facteur, mais nous en avons besoin de beaucoup pour expliquer les résultats », a déclaré Kite.

Il existe plusieurs façons d’essayer de réduire les facteurs possibles; l’équipe suggère plusieurs tests possibles pour le rover Persévérance de la NASA à effectuer qui pourraient révéler des indices.

Kite et sa collègue Sasha Warren font également partie de l’équipe scientifique qui dirigera le rover Curiosity de la NASA pour rechercher des indices sur les raisons de l’assèchement de Mars. Ils espèrent que ces efforts, ainsi que les mesures de Perseverance, pourront fournir des indices supplémentaires au puzzle.

Sur Terre, de nombreuses forces se sont combinées pour maintenir les conditions remarquablement stables pendant des millions d’années. Mais d’autres planètes n’auront peut-être pas autant de chance. L’une des nombreuses questions que les scientifiques se posent sur les autres planètes est de savoir à quel point nous sommes chanceux, c’est-à-dire à quelle fréquence cette confluence existe dans l’univers. Ils espèrent que l’étude de ce qui est arrivé à d’autres planètes, comme Mars, pourra fournir des indices sur les climats planétaires et sur le nombre d’autres planètes qui pourraient être habitables.

« Il est vraiment frappant que nous ayons ce puzzle juste à côté, et pourtant nous ne savons toujours pas comment l’expliquer », a déclaré Kite.