Mars, autrefois une planète remplie d’eau, présente aujourd’hui un paysage aride et désertique. Les caractéristiques de sa surface témoignent d’un passé où l’eau coulait en abondance :
- Vallées fluviales
- Deltas secs
- Minéraux hydratés
Au cours des 3 derniers milliards d’années, une partie de cette eau s’est infiltrée dans le sous-sol martien. En revanche, le sort du reste de cette précieuse ressource est resté pendant des années une énigme. John Clarkechercheur au Centre de physique spatiale de l’Université de Boston, dirige une équipe déterminée à résoudre ce casse-tête planétaire.
L’avenir de l’eau martienne : deux hypothèses principales
Selon Clarke, l’eau sur Mars n’avait que deux destinations possibles :
- Se solidifier dans le sol
- Se décomposer en atomes s’échappant dans l’espace
« Pour comprendre quelle quantité d’eau était autrefois présente et comment elle a évolué, nous devons étudier comment les atomes s’échappent dans l’espace », explique Clarke. Ce fuite atmosphérique est au cœur des recherches actuelles sur Mars.
Échappement atmosphérique : clé de l’énigme martienne
L’analyse des données collectées par Hubble et MAVEN a permis à l’équipe de Clarke de suivre le taux actuel de fuite des atomes d’hydrogène de l’atmosphère martienne. En extrapolant ces informations, ils ont pu retracer la perte d’eau de la planète au fil du temps, fournissant ainsi une image plus claire de Mars au cours de son passé plus humide et plus chaud.
Sur Mars, la lumière du soleil décompose les molécules d’eau dans l’atmosphère en atomes d’hydrogène et d’oxygène. Ce processus, appelé photodissociation, libère deux types d’hydrogène : l’hydrogène ordinaire et un isotope plus lourd, le deutérium. En raison de sa plus grande masse, le deutérium s’échappe de l’atmosphère martienne plus lentement que l’hydrogène normal.
| Isotope | Masse | Vitesse d’échappement |
|---|---|---|
| Hydrogène | 1 | Rapide |
| Deutérium | 2 | Lent |
Au fil du temps, plus d’hydrogène s’échappe que de deutérium, ce qui entraîne une augmentation du rapport deutérium/hydrogène dans l’atmosphère. La mesure de ce rapport permet aux scientifiques d’estimer la quantité d’eau autrefois présente sur la planète rouge.
Une ambiance martienne dynamique et complexe
Des recherches récentes ont révélé que l’atmosphère de Mars est beaucoup plus dynamique qu’on ne le pensait il y a dix ans. Il chauffe et refroidit rapidement, parfois en quelques heures seulement. Cette turbulence est influencée par la distance variable entre Mars et le Soleil, qui fluctue jusqu’à 40 % au cours d’une année martienne.
Ces résultats ont conduit à deux conclusions majeures :
- Lorsque Mars se rapproche du Soleil, les molécules d’eau s’élèvent plus rapidement dans l’atmosphère, libérant de l’hydrogène et du deutérium à haute altitude.
- Les fluctuations rapides des taux de fuite de l’hydrogène et du deutérium suggèrent que ces atomes ont besoin d’énergie supplémentaire pour échapper à la gravité martienne.
Ces variations saisonnières et énergétiques expliquent pourquoi les taux d’échappement de l’hydrogène et du deutérium varient considérablement tout au long de l’année martienne. Cette compréhension approfondie de l’atmosphère martienne pourrait avoir des implications importantes pour notre compréhension de l’univers et la recherche de la vie extraterrestre.
L’étude de l’histoire de l’eau sur Mars est cruciale non seulement pour comprendre la planète rouge, mais également pour étudier d’autres planètes de taille similaire à la Terre dans des systèmes stellaires lointains. Mars, avec la Terre et Vénus, se trouve dans ou à proximité de la « zone habitable » de notre système solaire, où de l’eau liquide pourrait exister. Chacune de ces planètes a évolué dans des conditions très différentes, offrant aux scientifiques des laboratoires naturels pour étudier l’évolution des planètes dans les zones habitables au fil du temps.