L’océan martien gagne en crédibilité et ses dates se précisent

Depuis que la dichotomie crustale martienne a été observée, les Terriens que nous sommes rêvent d’une planète semblable à la nôtre, avec un océan comme les nôtres qui, en l’occurrence, aurait occupé tout le Nord de la planète (« Oceanus Borealis »). Cela est tentant puisque l’on sait qu’il y a eu de l’eau liquide sur Mars, puisque le fond de l’océan présumé est beaucoup plus lisse et d’altitude beaucoup plus basse que les Hautes terres du Sud qui le bordent et puisque l’on observe des traces d’écoulements puissants dans la zone intertropicale, aboutissant aux Basses terres du Nord.

Il est avéré cependant que la surface de ces Terres du Nord est beaucoup plus pauvre en roches hydratées que les Terres du Sud (notamment en argile ou autres phyllosilicates). Par ailleurs les lignes de rivage apparentes sont moins nettes quand on s’en approche et elles varient considérablement en altitude selon de longues ondulations longitudinales (on dit qu’elles ne suivent pas une « surface équipotentielle »). La première impression, de nature géographique, a donc été reléguée pendant un temps dans la catégorie des fausses impressions intuitives mais depuis quelques temps, l’hypothèse de l’Océan global martien « refait surface ».

En effet, on a d’abord observé que la diélectricité était très faible (comparée à celle typique des matériaux volcaniques) dans tout le sous-sol de la région ce qui indique un sol occupé par de l’eau (glace) ou poreux (suite à la disparition par sublimation de la glace). On a ensuite considéré que les différences d’altitude dans la ligne de rivage diffuse pouvaient être dues à des mouvements internes de la planète ayant eu une influence sur son volume en surface (renforcement du socle volcanique de Tharsis, formation de la déchirure de Valles Marineris, volcans divers à la limite de la dichotomie crustale). On a encore jugée que la température de l’eau avait pu être trop froide, la profondeur trop faible et la permanence d’eau liquide trop courte pour que la transformation des roches par l’eau se soit produite, comme sur Terre. On a enfin observé dans des météorites martiennes que la composition isotopique de l’eau, plus précisément son rapport hydrogène / deutérium, était constante dans tous le bassin de l’océan présumé et que cette composition était différente de celle de l’eau atmosphérique et de l’eau du sous-sol profond, semblant indiquer qu’il y avait eu homogénéité d’un très large volume d’eau liquide en surface (autant qu’aujourd’hui dans l’Océan Arctique terrestre) occupant plus ou moins le volume du bassin de l’hémisphère Nord délimité par la dichotomie crustale.

Avec deux autres études dont l’une date de 2016 et l’autre toute récente (19 mars 2018), on a de nouvelles explications, logiques et fortes, sur le caractère diffus, en certains endroits, des lignes de rivage et les fortes variations en altitude de ces mêmes lignes.

Avant de les considérer, il faut au préalable remarquer que :

(1) la ligne de rivage a forcément changé tout au long des quelques 800 millions d’années où l’océan a été possible, même par intermittence. D’ailleurs deux des trois lignes étudiées par les auteurs  et qui correspondent à un océan à deux époques successives de l’Hespérien (entre – 3,7 et – 3,4 milliards), sont en retrait par rapport à la rupture de pente principale de la dichotomie crustale à la hauteur de laquelle se situe la première ligne (“Arabia”), parce que sans doute le volume d’eau disponible sur la planète était déjà réduit par rapport au volume présent à l’origine (au Noachien tardif, de -4,2 à -3,7 milliards).

(2) pour qu’il y ait ligne de rivage, il suffit qu’il y ait fluide. C’est-à-dire que l’océan peut avoir été de la glace plus ou moins fondue, recouvrant éventuellement de l’eau vraiment liquide, mais aussi contenant, mêlés à l’eau, des quantités plus ou moins importantes de matières solides, boue et roches, compte tenu de la violence de l’environnement (volcanisme, astéroïdes et flux cataclysmiques).

D’après les auteurs des deux nouvelles études, ce serait précisément cet environnement violent qui expliquerait l’imprécision des lignes. Ils remarquent en effet (a) des vestiges de flux lobés orientés vers le Sud et sur des distances plus ou moins importantes selon la pente du terrain (de quelques dizaines à plus de cent kilomètres) et (b) des lignes de reflux rapides encombrées de gros rochers.  Ils font le rapprochement entre ces reliefs et les impacts d’astéroïdes, remarquant à l’époque (fin de l’Hespérien, vers -3,4 milliards), la fréquence des cratères d’une trentaine de km de diamètres (espacés de 2 à 3 millions d’années en moyenne), coïncidant avec du volcanisme (épaississement de l’atmosphère et donc possibilité d’eau liquide). Ces traits de reliefs (on pourrait dire de grosses « éclaboussures ») correspondraient selon eux à des « tsunamis », résultant de ces impacts intervenus sur une planète disposant d’un atmosphère non négligeable et dans un milieu aqueux.

Par ailleurs on suppose maintenant de plus en plus que la constitution de la masse du bouclier volcanique de Tharsis a provoqué un « True Polar Wander » (« TPW » ou « dérive des pôles vraie ») c’est-à-dire un basculement en un seul bloc des couches supérieures de la planète par rapport à son axe de rotation. Le volcanisme spectaculaire de Tharsis (trois volcans géants sur un socle gigantesque de 5000 km de diamètre) apparaît en effet comme résultant d’une énorme et exceptionnelle fuite magmatique au travers de la croûte de Mars jusqu’à la surface, provoquée par une longue accumulation de chaleur à l’intérieur et une très grande difficulté à s’échapper du fait de l’épaisseur de la croûte. Tharsis par sa masse, a déséquilibré cette enveloppe extérieure de la planète qui a glissé sur le manteau visqueux (ou les deux sur le noyau liquide) jusqu’à se rééquilibrer après avoir atteint l’équateur. Le déplacement aurait été de l’ordre d’un angle de 20°. Ce déplacement a déformé la croûte d’autant qu’elle était déjà légèrement renflée à l’équateur du fait de la rotation de la planète et que ce renflement a dû se reformer autour du nouvel équateur. Ces déformations conjuguées à celle induite par l’intrusion d’une masse énorme de matière volcanique en surface, a pu provoquer l’ondulation en altitude de la ligne de rivage antérieure que l’on constate aujourd’hui. Par le même coup on peut dater l’Océan martien, d’environ – 4 milliards (avant Tharsis puisque la ligne de rivage la plus ancienne a dû être déformée par Tharsis aux environs de – 3,6 milliards), jusqu’à – 3,4 milliards (après que l’essentiel des flux cataclysmiques provoqués par Tharsis se soient épuisés). Cela sous-entend que, après que l’atmosphère primitive ait disparue (vers – 4 milliards), de nouveaux épisodes d’atmosphère relativement dense se soient reproduits, toujours par volcanisme, ce qui permit à nouveau à l’eau de couler sans se sublimer trop rapidement (marge de liquidité de quelques petites dizaines de degrés et températures fraîches) et donc de remplir à nouveau les Basses Terres du Nord par une vaste étendue liquide ou au moins fluide. Cela sous-entend aussi que ces épisodes de renforcements de densité atmosphérique étroitement liés au volcanisme devinrent exceptionnels à la fin de l’Hespérien / début de l’Amazonien (nettement avant – 3 milliards), mettant ainsi fin aux réapparitions de l’Océan martien.

Petit à petit se dessine ainsi une histoire, assez peu terrienne, qui explique la spécificité de Mars : un climat toujours froid et le plus souvent sec, une atmosphère rapidement dissipée, vers – 4 milliards d’années, et périodiquement faiblement reconstituée par le volcanisme, une eau liquide par intermittence, un océan mais peu d’hydratation de roches. On est bien à la limite de l’habitabilité de surface et peut-être que ces conditions n’ont pas été suffisantes pour l’émergence de la vie, ou juste suffisantes pour quelques tentatives sans lendemain. Dans cette direction, on peut encore avoir des surprises, par exemple découverte de quantités importantes de carbonates résultant du piégeage du CO2 par l’eau de l’Océan primitif (avant Tharsis), dans le fond de cet océan (c’est-à-dire sous le nappage volcanique et les alluvions qui l’encombrent sur plusieurs centaines de mètres) qui signifieraient plus de chaleur et de plus longues périodes d’atmosphère dense. Quoi qu’il en soit, même si Mars n’a jamais été une seconde Terre, elle lui a quand même ressemblé plus que toutes autres planètes que nous connaissons.

Image à la Une : carte de Mars (en projection de Mercator) de l’Astrogeology Science Center (USGS), établie selon les données recueillies par l’instrument Mars Orbiter Laser Altimeter ( MOLA) embarqué par la sonde Mars Global Surveyor (MGS); Crédits: NASA.

NB: La couleur bleue n’indique pas l’eau mais les surfaces situées en dessous du Datum. Les couleurs bleue ou ocre sont plus ou moins intenses selon la profondeur ou l’altitude. Le bloc ocre foncé à l’Ouest est le socle de Tharsis avec ses trois volcans géants. Olympus Mons est juste à gauche de l’ensemble. La tache bleue foncée au Sud Est est le bassin d’Hellas, la région la plus basse de la planète (-8 km par rapport au Datum).

Références :

(a) Mouginot et al.2012. Dielectric map of the Martian northern hemisphere and the nature of plain filling materials.Geophys. Res. Lett. 39, L02202.

(b) Tomohiro Usui et al. Meteoritic evidence for a previously unrecognized hydrogen reservoir on Mars. Earth and Planetary Science Letters 410 (2015) 140-151; Elsevier doi:10.1016/j.epsl.2014.11.022.

(c) Rodriguez, J. A. P. et al. Tsunami waves extensively resurfaced the shorelines of an early Martian ocean. Sci. Rep. 6, 25106; doi: 10.1038/srep25106 (2016).

(d) Robert Citron et al. Timing of oceans on Mars shoreline deformation. Nature, doi:10.1038/nature26144; publié le 19 mars 2018.

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.

10 réponses à “L’océan martien gagne en crédibilité et ses dates se précisent

  1. En conclusion, pour faire court, Mars n’a jamais été habitable et ne le sera jamais plus.
    Aucune chance de développer un habitat permanent aussi hospitalier que la Terre, même dans l’état déplorable où nous la mettons. Ce qui devrait nous faire réfléchir sur nos actions en cours qui devraient être concentrées sur notre qualité de vie terrestre et non de rêver à des paradis imaginaires !

    1. Pas du tout. Mars à été habitable, à la marge*. C’est ce qui a été établi par Curiosity et c’est pour cela que l’on a un espoir d’y trouver de la vie ou des traces de vie passée.
      Par ailleurs notre niveau technologique actuel nous permet d’envisager qu’elle soit habitable par l’homme.
      Ensuite ce n’est pas parce qu’on affecterait les quelques milliards aujourd’hui dépensés pour l’exploration spatiale, à la remédiation de tous les maux terrestres que cela changerait quelque chose.
      Enfin, malgré la pression sociale de toutes “les bonnes âmes”, nous sommes encore libres de rêver et de nous efforcer que nos rêves deviennent réalités…même s’ils ne plaisent pas à tout le monde.
      *la notion d’habitabilité est très large et change avec le temps. Ainsi les premières bactéries ne respiraient pas l’oxygène qui était au contraire le produit qu’elles rejetaient. Sur la Terre primitive, celle où la vie a commencé, la température était aussi différente (beaucoup plus chaude), la pression atmosphérique différente, l’eau nettement plus acide également (le différentiel de pH entre les sources d’eau chaude chargées de minéraux et les eaux de l’Océan a pu être décisif pour les premières cellules vivantes). Ceci dit, Mars a connu une phase, constatée dans le cratère Gale où les conditions devaient être à peu près les mêmes que lors d’une période plus tardive sur Terre (eau au pH neutre). Comme on dit “rien n’est simple”, alors évitons les déclarations péremptoires et hâtives.

      1. D’accord en grand partie avec la réponse de Monsieur Brisson. Premièrement, personne n’a prétendu que Mars serait un endroit paradisiaque pour un établissement humain. Et si c’est là le critère pour décider une exploration, il y a bien des régions sur Terre qui seraient alors pour toujours restées avec l’étiquette “terra incognita” ! Le champ de recherche et de progrès technico-scientifique qu’ouvrirait une présence humaine sur une autre planète que la Terre est immense et justifie que l’on s’intéresse à Mars, même (voire, surtout) si elle n’est a priori pas très hospitalière (mais néanmoins habitable par l’Homme) car différente de notre monde.
        Généralement, on voit les choses sous une meilleure perspective (et on a plus de chances de trouver de bonnes solutions) quand on n’a pas trop le “nez dans le guidon”. Devoir surmonter les difficultés posées par la vie sur un autre monde, très “challenging”, pourrait se révéler riche d’enseignements utiles pour une amélioration de la gestion des ressources terrestres également. Et, comme l’écrit justement Monsieur Brisson, ce n’est pas de renoncer à aller sur Mars qui améliorera en quoi que ce soit la situation sur Terre (et si on veut vraiment affecter mieux nos ressources, il y d’autres domaines, beaucoup plus significatifs, par lesquels commencer, les armements par exemple!).
        Un point supplémentaire à relever concernant le milieu, très inhospitalier selon nos critères actuels, qui a vu la vie naître sur Terre et le fait que le niveau de la radioactivité naturelle était beaucoup plus élevé qu’il ne l’est aujourd’hui.
        Une petite divergence quand même avec le point de vue de Monsieur Brisson, j’ai de plus en plus de doutes que la vie ait pu naître sur Mars. On a longtemps sous-estimé la conjonction de circonstances absolument extraordinaires qui a permis à la vie d’émerger, se maintenir et prospérer sur Terre; Mars n’a apparemment pas réuni ces conditions, même dans un lointain passé. Mais on ne peut évidemment complètement en exclure la possibilité.

        1. Merci de ce commentaire avec lequel je suis largement en accord.
          Concernant la vie sur Mars, j’ai prévu de traiter le sujet prochainement et ce pourra être l’occasion de nouveaux échanges. Pour le moment je dirais que rien n’est certain (nous n’avons rien trouvé) mais à mon avis, une forme de vie très primitive n’aurait pas été impossible dans le passé. Aujourd’hui aucun rejet métabolique n’attire l’attention et donc si une hypothétique vie martienne a commencé, elle ne peut que subsister dans le sous-sol de façon très discrète. Ce qui m’intéresse plus que d’improbables “Martiens”, c’est la trace d’une complexification des molécules organiques vers la vie qui nous aiderait à mieux comprendre les phénomènes terriens de polymérisation, ou encore des associations de sucre, de base azotée et d’un groupe phosphate qui seraient des embryons de nucléotides…quelque chose qui soit un intermédiaire entre certains composées organiques et une cellule vivante (c’est à dire susceptible de se conserver et de se reproduire).

  2. Chercher la vie extraterrestre : pourquoi se focaliser sur Mars ?

    Mars se trouve dans l’écosphère ou zone habitable solaire et est considérée comme la plus proche planète pouvant abriter la vie, d’où son exploration.
    Et Vénus ? A t-on oublié qu’elle se situe elle aussi, tout comme la Terre et Mars, dans cette zone ?

    Quelle différence y a t-il entre ces deux planètes du point de vue de leur habitabilité ?

    Mars :
    Les dernières observations suggèrent que son écosystème a été favorable à l’éclosion de la vie durant le premier milliard d’années suivant sa formation.
    Sur Terre, la vie serait apparue il y a environ 3.5-4 Mia d’années, c’est-à-dire 0.5- 1 Mia d’années après sa formation. En calquant ce processus sur Mars, on peut en déduire que la vie n’a eu que 0.5-1Mia d’années pour y prospérer et s’y adapter. C’est peu.
    De nos jours une vie en surface est très improbable. Soit elle se trouve enfouie en profondeur soit elle a dû s’adapter d’une manière drastique. Un explorateur humain ou robot devra explorer les endroits les plus protégés de la planète pour éventuellement détecter des traces de vie: un travail long et coûteux.

    Vénus :
    Il apparait que l’écosystème de cette planète a été favorable à la vie pendant les 2 premiers Mia d’années suivant sa formation. En faisant le même raisonnement que pour Mars, la vie sur Vénus aurait donc eu environ 1 Mia d’années de plus pour y prospérer. Ce n’est pas suffisant pour évoluer en multicellularité mais néanmoins nettement plus que sur Mars.
    De nos jours, la vie en surface y est quasi impossible. Par contre, dans l’atmosphère à 55 km d’altitude, règnent des conditions très clémentes pour soutenir une forme de vie. La pression atmosphérique avoisine les 0.5 Bar et la température y est d’environ 27°C. A cette altitude, l’atmosphère est composée d’acide sulfurique et d’un mélange d’acide chlorhydrique et d’eau dans une proportion de 75-25%. Certaines bactéries anaérobies terriennes pourraient y vivre sans problème et donc quid des bactéries autochtones ?

    Sur Terre on a trouvé des bactéries vivant dans la stratosphère, dans des conditions bien plus difficile que dans l’atmosphère vénusienne !

    En conclusion, je dirais qu’il ne faut pas négliger cette planète dans la quête de la vie extraterrestre. Il suffirait de filtrer l’atmosphère d’une manière passive pour détecter sa présence. Nous aurions ainsi une recherche sur la vie extraterrestre à moindre coût ! Un avantage supplémentaire réside dans le fait qu’atteindre Vénus nécessite une ∂v inférieure à celle nécessaire pour atteindre Mars.

    PS : Gros bémol : malheureusement il est peut-être déjà trop tard car les sondes soviétiques ont éventuellement déjà contaminé l’atmosphère vénusienne et, qui sait, éliminé les bactéries autochtones!

    Je profite encore pour vous présenter « 1969, L’Odyssée Fantôme » une nouvelle BD. Il s’agit d’une fiction historique relatant la course à la Lune dans une réalité alternative. C’est dans l’air du temps des “fake news” que cette histoire commémorera par un clin d’oeil le 50ème anniversaire du premier homme à avoir marché sur la Lune. La BD est disponible sur Amazone.fr en e-book et prochainement sur papier http://amzn.eu/6SECZSc. Quelques planches sont publiées sur Amilova, site dédié à la BD et Mangas http://www.amilova.com/fr/BD-manga/2743/1969-l%27odyssée-fantôme.html. Une bande annonce de l’histoire peut être visionnée sur YouTube https://youtu.be/ManKY_ZKZis.

    1. Merci de votre commentaire mais je suis désolé, il est hors sujet. J’ai prévu de parler de la possibilité de vie sur Mars la semaine prochaine. Cette semaine il s’agit de l’Océan.
      Pour ce qui est de l’habitabilité de Vénus dans les couches tempérées de l’atmosphère, pourquoi pas. Mais le retour de Vénus vers la Terre suppose pas mal d’énergie et, contrairement à Mars, il sera impossible de produire cette énergie sur Vénus par ISRU. Il faudra donc emporter avec soi ses ergols ce qui fait une masse considérable à prendre en plus depuis la Terre (plus du double) dans un même vaisseau.
      Ensuite le phénomène de la vie est complexe et si elle est apparue ailleurs que sur Terre, elle n’a pas forcément suivi le même cheminement après avoir connu une origine différente (différents acides aminés, sucres, etc…). Une bactérie vénusienne se trouvant en présence d’une bactérie terrestre pourrait être dans la situation d’une poule face à un couteau. Qu’en faire? Symétriquement une bactérie terrienne serait peut-être très”embarrassée” vis à vis d’une bactérie vénusienne et, avant cela, peut-être même ne survivrait-elle pas, plongée sans aucune transition dans un environnement totalement étranger pour elle.

      1. Tout à fait d’accord avec vous si on veut ramener des spécimens. Une mission aller simple dans le but d’analyser des échantillons de l’atmosphère et essayer de séquencer de l’ADN ou toute matière organique nous donnerait à “peu” de frais l’occasion de découvrir une biochimie différente (pour autant qu’elle le soit)… Mars est peut-être déjà contaminée alors que Venus ne l’est probablement pas encore. Le but d’aller sur Mars est d’y habiter. Découvrir la vie serait éthiquement un frein à la colonisation de la planète…. Mais l’éthique n’est pas le fort de l’être humain!…

        1. Si c’est pour un examen in situ, je suis d’accord. Il faudrait “simplement” qu’après la collecte d’échantillons et l’examen, le vaisseau spatial reparte de Vénus pour aller se perdre dans l’espace ou peut-être aller s’écraser sur le Soleil.
          Le problème, je pense, est que la structure et la composition chimique d’un être vivant ayant une autre origine et une autre histoire qu’un être vivant terrien, pourraient être totalement déroutant et que donc le laboratoire robotique envoyé in situ ne soit pas en mesure d’en tirer grand chose, sauf peut-être l’image d’une structure organique complexe.

          1. Je pense que dans le système solaire il y a eu tellement d’échanges de molécules organiques que si il y a vie sur une autre planète ou lunes, la différence biochimique devrait être infime. Au niveau multicellulaire, c’et autre chose. Là, l’évolution jouerait un rôle. Je doute effectivement que dans l’atmosphère vénusienne il y ait autre chose que des “bactéries” et des “virus bactériophages”. Sur la surface de Mars, il y a plus de chance de trouver des fossiles de structures plus complexes. Mais 0.5 Mia d’années, est-ce suffisant?

          2. Il y a probablement eu beaucoup d’échanges de molécules organiques mais le problème est de savoir jusqu’à quel niveau de complexité ces molécules ont pu résister au voyage. Il me semble quand même peu probable qu’un organisme quel qu’il soit puisse résister au chocs mécaniques (éjection de Mars, rentrée dans l’atmosphère terrestre), au chocs thermiques (impact sur Mars, traversée de l’atmosphère terrestre) et à la durée.

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *