Résumé :
Les derniers résultats de détection du rover martien « Perseverance » de la NASA montrent que l'histoire hydrologique du cratère Jezero sur Mars pourrait être bien plus complexe qu'on ne le pensait auparavant. Les scientifiques ont analysé les roches détectées par le rover martien et ont découvert que ces roches avaient subi au moins trois processus hydrologiques différents, impliquant des eaux souterraines riches en dioxyde de carbone, des lacs anciens et, plus tard, des fluides souterrains à haute température. Cette découverte signifie que Mars au début n'a pas simplement connu une « période d'eau », mais qu'elle aurait pu avoir plusieurs systèmes d'eau à différents stades, sources et températures.
La découverte provient d'une zone géologique appelée « unité de marge » sur le bord intérieur du cratère Jezero. Lorsque Perseverance est arrivé ici en 2023, les scientifiques s’attendaient à trouver des roches sédimentaires associées à d’anciens lacs. Parce que d'après les observations orbitales, cette zone est riche en minéraux carbonatés, et sur Terre, les carbonates se forment souvent dans des environnements aquatiques tels que les lacs et les océans peu profonds, et certains de ces environnements sont même propices à la survie microbienne.
Mais lorsque le rover martien est arrivé sur le site, il a découvert que l'unité de marge n'était pas la couche sédimentaire lacustre attendue, mais qu'elle était principalement composée de roches ignées. Ces roches se sont formées à l’origine dans l’environnement magmatique sous Mars et ont ensuite été progressivement exposées par l’érosion de surface. Comparés aux sédiments qui sont facilement remodelés par les activités géologiques ultérieures, les cristaux minéraux contenus dans les roches ignées peuvent préserver une histoire plus détaillée de formation et de transformation et sont donc devenus des archives géologiques importantes pour l'étude de l'ancien environnement martien.
"Perseverance" a utilisé la super caméra SuperCam et le spectromètre laser installés sur le mât pour effectuer une analyse à grande échelle de cette zone. SuperCam peut déterminer la composition minérale des roches en réfléchissant la lumière, et peut également émettre des lasers sur les roches pour former instantanément du plasma dans une très petite quantité de roches, puis déterminer la composition chimique des roches en analysant le spectre émis par le plasma. Jusqu'à présent, le rover a utilisé cette méthode pour analyser plus de 185 cibles rocheuses dans l'unité Margin.
Les chercheurs ont découvert qu'il existe des différences évidentes dans l'état des roches de l'unité de marge à différentes hauteurs. Les roches situées plus haut sont composées principalement de cristaux à gros grains riches en olivine et montrent peu de signes de modification par l'eau. Les scientifiques pensent que ces roches provenaient à l’origine d’un grand corps de magma profondément souterrain sur Mars, et que le magma s’est lentement refroidi pour former des grains minéraux plus gros. Après une longue période d'érosion, les matériaux situés au-dessus ont progressivement disparu et ces roches initialement enfouies sous terre ont finalement été exposées à la surface.
Mais dans les zones inférieures proches de l'ancien lit du lac, les mêmes roches à olivine ont été considérablement altérées. Il existe un grand nombre de fissures dans les grains d'olivine de la roche et des substances telles que la silice apparaissent également entre les fissures et les minéraux. Ce changement suggère que les eaux souterraines ont autrefois pénétré profondément dans ces roches et ont réagi chimiquement avec les minéraux qu'elles contiennent.
Les chercheurs sont actuellement capables de reconstruire la séquence approximative de ces interactions avec l'eau en se basant sur la relation entre les différents minéraux, mais ils ne sont pas encore en mesure de déterminer exactement combien d'années il y a chaque événement s'est produit.
La première action de l'eau pourrait provenir des eaux souterraines riches en dioxyde de carbone. Lorsque cette eau souterraine traverse la roche olivine, une réaction chimique se produit et des carbonates se forment. Les carbonates se déposent ensuite le long des fissures de la roche. Alors que la roche tendre environnante continuait à s'éroder, le remplissage carbonaté dur a fini par dépasser au-dessus de la surface, formant les structures en forme de crête que l'on peut observer aujourd'hui.
Ce processus est particulièrement remarquable car lorsque l'olivine réagit avec l'eau, de l'hydrogène peut être produit sur Terre, et l'hydrogène peut être une source d'énergie pour certains micro-organismes. Dans le même temps, cette réaction peut également former des minéraux tels que le carbonate et la silice, qui peuvent préserver les traces chimiques laissées par les environnements anciens et même par les activités biologiques potentielles.
Le deuxième processus hydrologique peut être lié à l'ancien lac qui existait autrefois dans le cratère Jezero. La silice est évidente dans certaines roches, et les chercheurs pensent que l'olivine peut laisser de la silice lors de sa conversion en carbonates dans un environnement aqueux. Dans le même temps, ces roches contenant plus de silice sont principalement situées sous le niveau d’eau de l’ancien lac, elles sont donc susceptibles d’enregistrer l’interaction à long terme ou répétée de l’eau du lac avec le substrat rocheux martien.
Mais l'histoire ne s'arrête pas après la disparition de l'ancien lac.
Les chercheurs ont également découvert une troisième activité de l'eau, complètement différente. À un endroit dans la partie est de l’unité Margin, Perseverance a découvert une veine minérale d’environ 25 centimètres d’épaisseur, contenant des minéraux tels que du sulfate de calcium et de la fluorite.
La fluorite est particulièrement importante car ce minéral est souvent associé à une activité fluide à haute température. Les scientifiques supposent donc qu’une circulation de fluides à haute température s’est produite sous terre dans le cratère Jezero après la fin des premières activités des eaux souterraines et des lacs. En d’autres termes, cette zone a connu plus tard des processus géologiques similaires aux systèmes hydrothermaux.
Un même morceau de roche conserve donc en réalité les traces laissées par au moins trois milieux aquatiques différents : au début, les eaux souterraines riches en dioxyde de carbone ont réagi avec la roche, puis elle a pu être affectée par l'eau d'un lac ancien, et enfin elle a subi une modification par des fluides souterrains à haute température.
Ceci est évidemment différent du modèle simple passé qui comprenait uniquement l'unité de marge comme des « ruines antiques au bord du lac ». Les chercheurs pensent désormais qu'il s'agit davantage d'un « carrefour » où se rencontrent plusieurs systèmes d'eau différents, plutôt que d'un vestige géologique d'un seul lac.
Cette découverte revêt également une importance particulière pour la recherche de vie ancienne sur Mars. Les carbonates et la silice sont des minéraux d'un grand intérêt pour les scientifiques à la recherche d'environnements habitables anciens, car ils reflètent non seulement la présence d'eau liquide dans le passé, mais ont également la capacité de préserver des informations chimiques anciennes et des traces biologiques potentielles.
Cependant, les résultats actuels ne prouvent pas que la vie existait dans ces roches. Ce que les scientifiques ont pu confirmer, c’est que les roches ont interagi à plusieurs reprises avec différents types d’eau, dont certaines étaient chimiquement potentiellement habitables. La question de savoir si les micro-organismes ont réellement existé nécessite des recherches plus approfondies, et il pourrait même être nécessaire de ramener des échantillons martiens sur Terre pour une analyse plus détaillée en laboratoire.
Pour Perseverance, cette découverte prouve en outre que se fier uniquement aux satellites en orbite autour de Mars pour le jugement géologique peut conduire à des conclusions trop simplistes. Depuis l'orbite, la répartition des carbonates dans cette zone rappelle facilement celle des lacs anciens ; mais lorsque le rover est arrivé sur le site, il a découvert que ces minéraux enregistraient en fait plusieurs étapes différentes de l'activité des eaux souterraines, de l'eau des lacs et des fluides à haute température.
C'est également l'une des implications les plus importantes de la découverte de Perseverance : Mars n'a pas simplement connu une « période d'eau » à ses débuts, puis toute l'eau a disparu, mais a peut-être connu un processus de cycle de l'eau plus complexe et plus dynamique. L'eau, à différents moments, températures et sources, continue de pénétrer dans le sol et la surface, transformant à plusieurs reprises les mêmes roches.
Les chercheurs espèrent donc utiliser ces roches pour reconstruire davantage le processus de changement climatique dans le cratère Jezero et même au début de Mars dans son ensemble, et déterminer combien de temps ont duré les différentes étapes, combien de temps elles ont été séparées les unes des autres et si ces environnements aquatiques fournissaient autrefois des conditions de vie stables à long terme pour la vie microbienne.
En d’autres termes, la découverte de « Perseverance » ne prouve pas simplement qu’« il y avait de l’eau sur Mars dans le passé », mais révèle en outre un fait plus complexe : l’ancien monde aquatique de Mars pourrait avoir traversé plusieurs étapes d’alternance d’eaux souterraines, de lacs et de systèmes hydrothermaux à haute température, et ces changements pourraient être beaucoup plus complexes que ce que les scientifiques ont pu déduire par le passé grâce à des observations orbitales.
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