Mars, de nombreuses falaises de glace renforcent les possibilités d’habitabilité de la planète

Une étude parue dans Science cette semaine* fait état de nombreuses « falaises » de glace d’eau coupant des terrains lisses de dépôts accumulés à la surface de Mars à des latitudes moyennement élevées (autour de 55°, surtout dans l’hémisphère Sud). Cela met en évidence la richesse en eau (solide et non liquide) accessible et confirme la possibilité pour l’homme de s’établir sur cette planète.

Ce n’est pas la première fois qu’on constate la présence de glace d’eau à la surface de Mars mais la particularité de cette découverte est le caractère à la fois massif et facilement accessible de cette ressource (une fois sur Mars, évidemment!). Les constatations proviennent de l’observation de données recueillies par divers instruments à bord de l’orbiteur MRO (« Mars Reconnaissance Orbiter ») de la NASA. Les scientifiques ont d’abord remarqué visuellement, dans les photos prises par la caméra HiRISE (High Resolution Imaging Science Experiment) de l’orbiteur, des lignes bleutées de plusieurs km de long, orientées vers le pôle et surplombant des puits chaotiques (huit à ce jour dont sept dans l’hémisphère Sud). Ils ont pu en déduire que les lignes correspondaient à des « escarpements » (en Anglais « scarp ») d’une centaine de mètres de hauteur et de pente forte (45 à 55°). Ils les ont faites analyser par le spectromètre CRISM du même orbiteur (Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars) puis par un autre instrument de MRO, SHARAD (Shallow Radar). Cela a permis de constater que le bleu correspondait à la ligne d’absorption de la lumière réfléchie par l’eau (CRISM) et ensuite que la glace commençait très près de la surface (un à deux mètres en moyenne) et s’enfonçait d’une trentaine de mètres en dessous du sol (SHARAD), la base, au contact du socle rocheux, étant cachée par des éboulis. L’observation sur la durée ainsi que des examens thermiques ont ensuite pu prouver que les dépôts n’étaient pas saisonniers mais relativement stables (retraits saisonniers probablement de l’ordre du millimètres seulement).

La glace n’est pas totalement pure car elle contient quelques débris rocheux (sans doute morainiques) et un peu de poussière qui délimite des strates périodiques mais elle est presque aussi pure que celle des calottes polaires. NB c’est d’ailleurs les chutes observées de rochers de l’ordre du mètre, qui permettent d’apprécier la vitesse de recul du front de glace.

L’origine des dépôts est relativement récente car la surface du sol à proximité de ces falaises est très peu cratérisée. Elle doit résulter des dernières périodes de forte obliquité (inclinaison de l’axe de rotation sur le plan de l’écliptique) qui se reproduisent environ tous les 120.000 ans. En effet la planète n’étant pas stabilisée comme l’est la Terre par la Lune, cette obliquité varie de façon cyclique beaucoup plus forte en fonction du différentiel d’attraction gravitaire du Soleil au différentes latitudes de la planète (phénomène de précession). Lorsque l’axe s’incline aux environs de 35° (son maximum dans ce type de cycle), les calottes polaires sont exposées trop sensiblement aux rayonnements solaires et se subliment très largement dans l’atmosphère. L’eau s’y condense et compte tenu des faibles températures, retombe en neige en surface aux latitudes moyennes alors très peu exposées aux rayonnements solaires. Avec le temps et l’accumulation, la neige se tasse et se transforme en glace. Le processus n’est pas continu car en raison de l’aridité, les tempêtes de poussière doivent toujours sévir et certaines périodes doivent être plus chaudes ou moins neigeuses (en fonction notamment de l’excentricité de l’orbite).

NB : il est possible qu’à l’occasion de cette densification de l’atmosphère par la vapeur d’eau, la plage de températures permettant l’eau liquide s’étende quelque peu permettant un certain écoulement en surface…mais cela est une autre histoire.

Ensuite, lors du redressement de l’axe de rotation sur le plan de l’écliptique, la glace non protégée ou mal protégée se sublime aux latitudes basses et moyennes et retombe en neige aux pôles mais les plaques de glace situées en hautes latitudes doivent persister très longtemps (aux environs de 55°, la glace est stable à une profondeur de seulement 10 cm de profondeur). Les banquises pourraient donc rester cachées jusqu’à la prochaine période de forte obliquité et c’est probablement ce qui se passe en de nombreux endroits (où l’on trouvera de la glace très ancienne). Mais il peut y avoir des raisons pour lesquelles des failles verticales se manifestent (la glace n’est pas homogène) et ces failles peuvent mettre à nue de la glace pure qui va se sublimer. On note d’ailleurs que partout où l’on a observé ce type de relief, des failles ont été repérées près du front d’escarpement et aussi que l’escarpement dominait un piedmont puis un chaos résultant de la libération des moraines par l’effondrement jusqu’au socle rocheux sous-jacent puis la disparition par sublimation progressive du front. Par ailleurs le vent peut aussi jouer son rôle érosif et dégager des plaques de poussière mettant à nue la glace pure.

Les résultats de cette étude sont à rapprocher des découvertes des buttes glaciaires repérées dans l’Ouest d’Utopia Planitia, entre 40 et 50° de latitude Nord, à l’Est de Nili Fossae (cf mon article sur ce sujet). La différence est, dans le cas des buttes, un manteau protecteur plus épais, sans doute d’origine volcanique et une sublimation superficielle laissant un sol poreux de plusieurs mètres ne contenant plus ou peu de glace. Il s’agit pour la NASA de découvrir jusqu’à quelle latitude le phénomène des falaises de glace s’est produit (initialement la recherche n’a porté que sur les zones de latitude supérieure à 50°). Il est certain que tout phénomène similaire repéré à des latitudes plus basses serait encore plus intéressant puisque les conditions de vie en hiver aux environs de 55° sont évidemment assez dures (donc plus consommatrices en énergie). Si on en découvre à moins de 50°, on doit toutefois s’attendre à ce qu’ils soient moins spectaculaires c’est-à-dire que la sublimation s’effectuant plus vite et le sol superficiel étant moins froid, l’accessibilité à la glace soit moins bonne. Ce seraient en quelque sorte des intermédiaires entre les « falaises » et les « buttes ».

Contrairement à ce qui a été rapporté par la presse en général, il faut noter que visuellement on ne sera pas face à de vraies falaises, car les pentes ne sont pas assez fortes pour justifier ce terme, mais il est quand même certain qu’on devrait voir de la glace vive sur une hauteur impressionnante et que la pente des premiers mètres avant le sommet doit être très raide.  Cela ajoutera surement de la variété au paysage martien et surtout facilitera beaucoup la vie des futurs colons (encore plus que les buttes puisque la glace y sera plus accessible). Sur le plan scientifique, on pourra toujours rechercher si la pression a pu générer de l’eau liquide sous la banquise (et chacun sait que cet élément est un vecteur puissant pour toutes sortes de transformations). Par ailleurs les strates permettront d’avoir une lecture de l’histoire récente de Mars donc de mieux connaître ses cycles, notamment celui de l’eau, et de remarquer des phénomènes globaux particuliers (épisodes volcaniques) ou même d’autres événements non cycliques que l’on pourrait rapprocher d’événements climatiques terrestres et qui serait le témoignage d’une activité particulière solaire ou galactique. Ce serait une autre opportunité pour que l’étude de Mars soit utile à la compréhension de la Terre.

*“Exposed subsurface ice sheets in the Martian mid-latitudes” par Colin M. Dundas et al. in Science 359, 199 (2017) DOI: 10.1126/science.aao1619, publié le 12 janvier 2018. Colin Dundas est géologue à l’Astrogeology Science Center de l’US Geological Survey

Image à la Une : ligne de front d’un escarpement glaciaire. La couleur bleue a été renforcée (crédit NASA, MRO, HiRISE)

Image ci-dessous : effondrements (au premier plan) dégageant un front de glace. Les vagues de terrain parallèles dans la zone effondrée témoignent du recul progressif du front. Crédit NASA/MRO/HiRISE.

Pierre Brisson

Pierre Brisson

Pierre Brisson, président de la Mars Society Switzerland, membre du comité directeur de l'Association Planète Mars (France), économiste de formation (Uni.of Virginia), ancien banquier d'entreprises de profession, planétologue depuis toujours.

15 réponses à “Mars, de nombreuses falaises de glace renforcent les possibilités d’habitabilité de la planète

  1. Passionnant. Souhaitons que le potentiel à long terme d’une colonisation marsienne attirent les investissements. Je ne doute pas de l’intérêt de notre voisine d’orbite pour des pionniers potentiels, notamment des techniciens aux compétences pointues.

  2. Avez-vous déjà fait des bivouacs dans le Grand Nord? Ou plus près de chez nous, dans les Alpes?

    Priorité à investir l’intelligence dans la sauvegarde de la planète qui nous a vus naître, si hospitalière et généreuse, si peu respectée.

    L’enfant détruit son magnifique “jouet” en rêvant d’obtenir celui dont il ne profitera peut-être jamais. Il ne sait que fabriquer, plus ou moins bien, il n’a pas le pouvoir de créer, ne serait-ce qu’un atome.

    Que l’Homme se réforme donc, qu’il œuvre avant tout sur lui-même car c’est bien là qu’il faut commencer.

    Avec le cœur…

    1. L’un n’exclut pas l’autre. Le budget annuel de la NASA pour l’ensemble de son programme dont 20% seulement correspondent à l’exploration planétaire, représente 0,5% des dépenses publiques fédérales américaines. Si l’on décidait de mettre en œuvre notre projet d’exploration de Mars par missions habitées, le pourcentage doublerait peut-être mais croyez-vous sérieusement que cela empêcherait l’humanité d’œuvrer à la sauvegarde de notre planète ?! Par ailleurs les recherches que l’on mène pour préparer la vie de l’homme sur Mars peuvent avoir des retombées utiles sur Terre, notamment dans le domaine du contrôle environnemental, la lutte antipollution, le recyclage ou la productivité des cultures.
      Je crois donc que vous ne savez pas bien de quoi vous parlez.
      Quant à votre affirmation selon laquelle l’homme n’a pas le pouvoir de créer, je la trouve tout à fait inexacte. Parlant des atomes, notamment, vous devriez savoir que certains atomes d’éléments lourds qui n’existent pas dans la nature, ont bel et bien été créés par l’homme. Dans un autre domaine il me semble que l’informatique et tous ses développements, sont bel et bien une création. Dans un tout autre domaine je considère (et je ne suis sans doute pas le seul) que les grands artistes sont aussi des créateurs.
      Enfin je suis d’accord avec vous pour dire que l’homme doit toujours chercher à s’améliorer mais l’amélioration outre ce qui concerne ses rapports avec ses semblables et la nature (qui n’est nullement en contradiction avec l’exploration spatiale), consiste aussi pour l’homme à comprendre mieux le monde qui l’entoure car comprendre lui permet d’admirer, de s’émerveiller et de respecter ou d’agir à bon escient ; cela c’est le progrès scientifique, dans tous les domaines, qui le permet.

  3. Plus on observe Mars, plus on s’aperçoit que la vie d’une colonie y est possible.
    Je ne dis pas que la vie y serait facile mais qu’on pourrait rapidement dépasser le stade de la survie.

  4. Je suis tout à fait d’accord avec AL ABBAS.
    C’est bien beau de rêver aller habiter d’autres planètes, ne serait-ce que pour se sauver après avoir détruit notre planète mère.
    Ne serait-il pas plus judicieux de vouloir protéger notre terre avant de prospecter quel autre monde polluer ?
    Il y a tant à faire pour améliorer notre cadre de vie, et arrêter de consommer toutes les énergies fossiles.

    1. Je ne comprends pas ce parti-pris anti-exploration spatiale. Je le répète il n’y a aucune incompatibilité entre vouloir préserver notre belle planète Terre et explorer d’autres mondes pour éventuellement s’y etablir.
      Regardez “ailleurs” fait constater le caractère exceptionnel de notre planète et sa fragilité. De même rechercher les possibilités de vivre “ailleurs” force à réfléchir à des problèmes aussi essentiels que le recyclage et l’economie des matières premières ou de l’énergie. Enfin les sommes dépensées pour l’exploration planétaire dans le monde sont tout à fait negligeables par rapport à la plupart des autres dépenses publiques.
      En résumé vous soulevez un faux problème.

      1. Je ne suis absolument pas contre l’exploration spatiale, je compte même me mettre à l’astronomie à plein temps (l’exploration à mon tout petit niveau), mais j’estime qu’il y a de plus grands défis à relever pour sauver notre toute petite planète.
        Sa finitude est à l’opposé de toute idée de consumérisme ou de croissance à tout prix.
        Je ne suis pas un écolo pur et dur, mais il faut être aveugle pour ne pas se rendre compte des dégâts, que nous, êtres humains soit disant conscients, affligeons à notre vaisseau des étoiles.
        Pour moi, l’exploration peut attendre : réglons d’abord nos problèmes sur terre.
        PS : en 1969 j’étais devant la télé des grands parents, la bouche bée devant l’exploit de la mission Apollo, qui a permis pas mal d’avancées technologiques, je l’avoue.

        1. La différence entre nous c’est que pour moi l’exploration ne peut pas attendre et n’est aucunement incompatible avec un soin beaucoup plus attentif de notre planète et que, vraiment, je ne vois pas pourquoi l’un exclurait l’autre, comme je l’ai déjà écrit. L’exploration c’est l’élargissement de la Connaissance; l’installation de l’homme sur Mars c’est entreprendre la survie, à terme, de l’Humanité. Cette seconde justification est aussi importante que la première car nul ne peut prétendre aujourd’hui que dans cent ans la Terre sera encore vivable et ce n’est pas le fait d’entreprendre l’installation de l’homme sur Mars qui va contribuer à ruiner nos chances dans ce domaine, bien au contraire.

          1. Depuis 1995 nous avons découvert des milliers d’exo planètes (vu les milliards de galaxies, des millions potentiellement vivables à découvrir). Si parmi ces myriades, une ou plusieurs civilisations “intelligentes” avaient la possibilité de nous rendre visite, elles seraient bien en peine en arrivant à la banlieue de notre petite planète bleue.
            L’espace proche est déjà bien saturé en débris de toutes sortes : l’exploration spatiale pollue.
            Nos océans sont remplis de plastique issu du pétrole, sans parler des fûts radioactifs du début de l’ère nucléaire.
            Notre atmosphère est remplie de toutes sortes de gaz à effet de serre issus de la combustion des énergies fossiles.
            Les décharges des pays sous-développés débordent des déchets des pays soi-disant « avancés » (téléphones, ordinateurs …)
            La lignée humaine terrienne n’a que 300.000 ans (env.), l’ère industrielle a commencé au XVIII siècle par l’exploitation du charbon, puis ce fût le pétrole et le plastique qui va avec.
            Je ne renie pas toutes les avancées qu’ont générées ces prouesses techniques, je dis qu’aujourd’hui, avec les connaissances acquises, nous serions bien avisés de faire le ménage chez nous.
            Quand vous êtes invités chez quelqu’un, si des poubelles trainent partout chez votre hôte, vous n’aurez peut-être pas envie d’accepter l’invitation.
            Certains se posent la question : si des extraterrestres existent, pourquoi ne nous contactent-ils pas ?
            Vu comment nous agissons, cela ne doit pas leur donner envie de le faire, ils préfèrent peut-être nous observer de loin. Surtout avec certains présidents ayant le doigt sur le bouton atomique.
            Pour en revenir avec le sujet qui vous tient à cœur, je suis d’accord avec vous concernant l’exploration et la migration de l’humanité. Mais que direz-vous, le jour où vous rencontrerez une ou plusieurs « autres » civilisations quant à l’histoire de votre planète d’origine : nous l’avons bien exploitée et bien pourrie, et comme les sauterelles, nous continuons à en rechercher une autre pour faire pareil ?
            Alors oui, effectivement, chacun ses priorités : aux plus riches celle de se sauver, aux plus pauvres celle de crever dans leur m…e, car si migration il y a, ça ne sera pas pour tout le monde.
            Si par contre l’exploration de Mars, dans un environnement hostile, nous permet d’en retirer des techniques et technologies de dépollution de la terre, là je suis d’accord.

          2. Pour moi la probabilité d’existence dans notre voisinage spatial accessible d’êtres intelligents et capables de voyager dans l’espace, est extrêmement faible. Nous sommes le résultat d’une histoire particulière dans un lieu exceptionnel et la reproductibilité de cette histoire conduisant jusqu’à des êtres tels que nous est quasi nulle (j’ai prévu un article sur le sujet prochainement).
            Ceci dit je suis d’accord avec vous pour dire que cette merveille biologique qu’est l’homme n’est malheureusement pas parfaite ni consciente de sa “valeur”. Mais encore une fois cela ne retire rien à l’intérêt de l’exploration spatiale ni à l’intérêt de la création d’un établissement humain hors de la Terre. Même si, comme vous le suggerez, cette aventure ne pourrait bénéficier qu’à quelques milliers de personnes, elles seraient porteuses de nos gènes et, espérons le, d’un niveau élevé de civilisation. Pour moi cela serait suffisant.

  5. L’homme, en moins de 300 ans, a modifié le climat au point de déclencher une nouvelle extinction massive : on ne peut quand même pas en être fier.
    Lors de la dernière, seuls les petits mammifères y ont échappé, et nous en descendons.
    Pour celle que nous sommes en train de générer, je me pose la question : quel être vivant va-t-il pouvoir nous succéder. Si c’est l’homme, dans quelles conditions le pourra-t-il ?
    Alors oui, dans ces conditions, essayer de sauver le genre humain grâce à une “arche de Noé” comme mars, pourquoi pas.
    Mais avant, ne pourrait-on pas être un petit peu plus attentif à tous les êtres vivants (animal comme végétal) que nous malmenons sans aucune vergogne.
    J’ai deux enfants, et j’ai honte du monde que nous allons leur laisser : à eux de s’adapter et de trouver des solutions ?
    Concernant la vie extraterrestre, je suis plus optimiste que vous.
    Il y a moins de vingt ans, qui pouvait prédire la découverte d’autres planètes gravitant autour d’autres étoiles ? Regardez où nous en sommes aujourd’hui, et ça ne fait que commencer.
    Il est vrai que trouver sur ces planètes, une vie humanoïde comme la nôtre serait une belle surprise.
    Mais la diversité de la vie étant, je pense que d’autres formes de vie “intelligentes/conscientes” ne doivent pas être si rares.
    Évidemment, se rencontrer et communiquer sera le prochain défi, vu les distances astronomiques.
    L’avenir s’annonce passionnant mais aussi très inquiétant.

    1. Vous êtes un optimiste Monsieur Dujardin!
      Pour arriver jusqu’à nous la vie (terrestre) a dû suivre un chemin unique, tortueux et plein d’accidents imprévisibles. Elle a coulé comme l’eau coule, en fonction des accidents du terrain. Répéter son parcours me semble impossible. Alors d’autres évolution parallèles vers la vie? Peut-être mais l’origine même de la vie résulte de circonstances extraordinaires difficilement répétables. Et si ailleurs dans l’Univers l’évolution des molécules organiques est parvenue au stade déjà prodigieusement complexe de l’équivalent de nos bactéries, pourquoi serait-elle allée jusqu’à l’être conscient? Et qui plus est capable d’échanger, de communiquer, de construire? Il aurait aussi fallu, bien avant, que l’équivalent de nos bactéries et archées passent par la phase équivalent-eucaryote à l’occasion de laquelle elles auraient appris à utiliser un gaz toxique très puissant (l’oxygène) qui ne pouvait se trouver à l’état libre dans l’atmosphère…On pouvait ainsi atteindre le stade métazoaire mais on était encore très, très loin des dinosaures et encore plus loin de nous les hommes.
      Je vous recommande de lire “L’unique Terre habitée?” du Professeur André Maeder (astrophysicien, à l’Université de Genève) chez Favre.
      Pour ce qui est de l’homme, il n’y a aucune raison pour que nous ne soyons comme toute espèce vivante, qu’un moment dans l’évolution. D’autres nous succéderont à partir de nous ou de formes de vie cousines…si la vie continue sur Terre, ou ailleurs.

  6. Effectivement, la lignée humaine a pris beaucoup de temps avant d’émerger, mais il doit y avoir des milliards de planètes qui orbitent autour d’étoiles aussi banales que notre soleil. Je me refuse à croire que nous sommes seuls dans cette immensité, la chimie qui a opéré chez nous a bien dû le faire ailleurs (toujours mon côté optimiste), et aboutir à des formes évoluées de vie.
    Quand nous aurons compris les 95 % de la matière manquante de l’univers, peut-être que ce jour-là nous forcera à un peu plus d’humilité.
    Merci de ces échanges et comme vous êtes chez vous, je vous laisse le dernier mot.
    “Je ne suis qu’une trace de pas dans le sable d’une plage : tiens une vague …”

    1. Je vois que je ne vous convaincrai pas qu’il faut absolument et en urgence partir pour Mars mais je vous remercie pour les échanges sympathiques que nous avons eus.
      J’aime beaucoup votre citation finale et je voudrais “broder” un peu dessus en vous faisant la remarque suivante: chacun d’entre nous n’est certes que cette trace dans le sable et elle est aussitôt effacée par la mer du temps mais sa particularité c’est que la trace suivante qui elle aussi sera bientôt effacée, témoigne de ce que la précédente a existé (mon optimisme!).

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