Des données sismiques collectées par la sonde spatiale InSight suggèrent la présence d’un gigantesque réservoir d’eau liquide situé entre 11,5 et 20 kilomètres sous la surface de Mars. Cette eau infiltrerait les fissures d’une épaisse couche de roche magmatique et serait suffisante pour remplir les anciens océans si sa répartition est uniforme à travers le globe martien. Cette découverte pourrait avoir des implications majeures sur notre compréhension de l’histoire géologique de Mars et sur son habitabilité potentielle.
Il y a plus de 3 milliards d’années, l’eau existait sous forme liquide à la surface de Mars au niveau de vastes lacs, d’océans et de rivières. Une récente étude a montré que la planète aurait même abrité bien plus de rivières qu’on le pensait. Cependant, elle a perdu la capacité d’abriter de l’eau liquide à sa surface lorsque son atmosphère et son champ magnétique se sont progressivement estompés.
Aujourd’hui, l’eau est toujours présente à la surface de Mars, mais uniquement sous forme de glace. Alors qu’on pensait initialement que cette glace se trouvait uniquement au niveau de ses pôles, d’immenses gisements souterrains ont récemment été mis au jour au niveau des basses latitudes. Cependant, bien que le volume d’eau contenu au niveau de ces gisements soit important, il serait encore loin d’être suffisant pour expliquer le riche passé hydrologique de la planète.
En effet, les données géophysiques suggèrent que Mars a par le passé abrité suffisamment d’eau pour recouvrir la totalité de sa surface d’une couche liquide d’environ 140 mètres de profondeur. Toutefois, il est plus probable que cette eau se soit principalement accumulée au niveau de son hémisphère Nord et aurait ainsi atteint une profondeur de plus 1,6 kilomètre dans certaines régions.
Il a été suggéré que la majeure partie de l’eau de surface martienne a été soit évaporée dans l’espace, soit séquestrée sous forme liquide au niveau de vastes réservoirs souterrains. « Il est essentiel de comprendre le cycle de l’eau sur Mars pour comprendre l’évolution du climat, de la surface et de l’intérieur de la planète », explique dans un communiqué Vashan Wright, géophysicien à l’Institut Scripps d’océanographie de l’Université de Californie à San Diego.
« Un bon point de départ consiste à identifier où se trouve l’eau et quelle est sa quantité », ajoute-t-il. En analysant les données de la sonde InSigth, Wright et ses collègues fournissent la preuve la plus fiable à ce jour de la présence de réservoirs d’eau liquide sous la surface de la planète.
Un volume suffisant pour remplir les anciens océans ?
Pour effectuer leurs analyses, les chercheurs de la nouvelle étude ont utilisé les données collectées par InSight entre 2018 et 2022, lorsqu’il était encore en service. La sonde a recueilli les données sismiques directement depuis son site d’atterrissage, Elysium Planitia. Les ondes acoustiques générées par les activités sismiques varient notamment en fonction de la densité de la matière qu’elles traversent. L’analyse de ces ondes permet ainsi de déduire la nature des couches situées sous la surface, y compris l’eau.
De précédentes analyses concernant les vitesses des ondes sismiques dérivées du mouvement du sol et mesurées par la sonde ont suggéré la présence d’un réservoir d’eau liquide à 20 kilomètres de profondeur. Les données ont également indiqué que la couche située entre 8 et 20 kilomètres de profondeur est très poreuse. En revanche, la vitesse des ondes de cisaillement suggérait que les 300 premiers mètres sous InSight étaient composés d’une croûte sédimentaire sèche.
Cependant, ces analyses ne permettaient pas de déterminer avec exactitude si la couche profonde pouvait véritablement contenir de l’eau liquide ou non. Pour la nouvelle étude, l’équipe de Wright a alors réévalué les données de vitesse sismique et de masse volumique de la croûte médiane (entre 11,5 et 20 kilomètres), afin de déterminer si la couche poreuse à moins de 50 kilomètres de profondeur pouvait être imprégnée d’eau. Les données ont été intégrées à une modélisation basée sur une théorie mathématique de la physique des roches.
Les chercheurs se sont concentrés sur la croûte médiane, car il s’agit de l’une des couches au niveau desquelles la sonde a collecté le plus de données sismiques fiables. D’autre part, les températures martiennes actuelles sont suffisamment chaudes pour que l’eau reste liquide près du niveau supérieur de cette couche.
Les analyses de l’équipe ont indiqué une croûte composée de roches magmatiques fissurées (comme le granit) et saturées d’eau liquide. Cette couche est située entre 11,5 et 20 kilomètres de profondeur. Selon les experts, il y aurait suffisamment d’eau pour remplir les canyons ayant abrité les anciens océans, voire plus, si sa répartition est uniforme sur l’ensemble de la planète.
Ces résultats suggèrent un aspect encore peu exploré du cycle de l’eau de Mars. Cela pourrait en outre avoir une importante implication pour les futures missions habitées sur la planète. D’autre part, si les profondeurs océaniques ou les grottes sous-marines sur Terre peuvent abriter la vie, ces réservoirs pourraient eux aussi être des environnements potentiellement propices à la vie.
Toutefois, « bien que les données disponibles s’expliquent mieux par une croûte médiane saturée en eau, nos résultats soulignent la valeur des mesures géophysiques et de meilleures contraintes sur la minéralogie et la composition de la croûte de Mars », précisent les chercheurs. Cela signifie que davantage de données géophysiques et minéralogiques sont nécessaires afin de confirmer les résultats, détaillés dans la revue PNAS.