Mars pourrait avoir au moins deux anciens réservoirs d’eau profondément enfouis dans le sol

Mars. De l’eau. Vous ne trouverez jamais deux compagnons plus improbables, même dans un film de potes policiers. Mais il fut un temps où la poussière rouge et sèche de Mars était luxuriante et détrempée.

Nous sommes toujours en train de reconstituer l’histoire de cette eau, et les scientifiques planétaires viennent de découvrir qu’au moins deux réservoirs distincts d’eau ancienne pourraient être préservés sous la surface martienne, avec des signatures chimiques différentes.

Cette découverte indique que, contrairement à la Terre, Mars n’avait probablement pas un grand océan mondial de magma souterrain encerclant toute la planète.

“Beaucoup de gens ont essayé de comprendre l’histoire de l’eau sur Mars”, a expliqué la spécialiste des sciences planétaires Jessica Barnes de l’Université d’Arizona.

“D’où venait l’eau ? Combien de temps est-elle restée dans la croûte (surface) de Mars ? D’où venait l’eau à l’intérieur de Mars ? Que peut nous dire l’eau sur la formation et l’évolution de Mars ?”

Les preuves ont été trouvées dans les roches martiennes. Nous ne pouvons pas vraiment faire un saut sur Mars pour aller les chercher ; en fait, à ce jour, nous n’avons même pas effectué de mission robotique de retour d’échantillons martiens. Mais de temps en temps, Mars vient quand même à nous.

Les météorites qui se détachent de la croûte martienne parviennent de temps à autre sur Terre. Ici, dans les laboratoires terrestres, à l’aide de techniques de pointe, les chercheurs ont soigneusement étudié deux météorites de ce type – Allan Hills 84001, découverte en Antarctique en 1984, et Northwest Africa 7034, découverte dans le désert du Sahara en 2011.

L’équipe a examiné les isotopes de l’hydrogène enfermés dans les roches martiennes. Les isotopes sont des variantes d’un élément avec un nombre différent de neutrons ; le deutérium – également appelé hydrogène lourd – possède un proton et un neutron. Le protium, ou hydrogène léger, possède un proton et aucun neutron.

L’hydrogène étant l’un des composants de l’eau, le rapport entre ces deux isotopes enfermés dans les roches peut nous aider à comprendre l’histoire de l’eau dans laquelle ils se trouvaient – c’est comme un fossile d’eau, une empreinte de sa présence qui peut être analysée pour connaître les processus chimiques auxquels elle était soumise, ainsi que ses origines.

Barnes et son équipe ne sont pas les premiers à étudier les isotopes de l’hydrogène dans les météorites martiennes pour tenter d’en savoir plus sur l’eau de la planète. Mais les résultats précédents ont été épars et incohérents.

Sur Terre, le protium est l’isotope dominant de l’hydrogène. C’est vrai pour l’atmosphère (bien qu’il n’y ait pas beaucoup d’hydrogène), l’hydrogène de l’eau dans les roches et l’eau des océans.

Sur Mars, le deutérium est l’isotope dominant de l’hydrogène dans l’atmosphère, probablement parce que le rayonnement solaire élimine le protium, mais les rapports isotopiques dans les roches testées par les scientifiques varient de ceux de la Terre à ceux de Mars.

Barnes et son équipe ont donc décidé d’examiner de plus près des météorites dont ils étaient certains qu’elles provenaient de la croûte martienne.

Allan Hills 84001, selon des techniques de datation par désintégration radioactive réalisées précédemment, a interagi avec un fluide de la croûte martienne il y a environ 3,9 milliards d’années. Une analyse similaire a permis de déterminer que Northwest Africa 7034 a interagi avec un fluide il y a 1,5 milliard d’années.

Lorsque Barnes et son équipe ont effectué leur analyse isotopique, ils ont constaté que les deux échantillons présentaient des rapports isotopiques similaires, se situant confortablement entre le rapport trouvé dans l’eau sur Terre et le rapport trouvé dans l’atmosphère martienne. Plus étrange encore, ce rapport était similaire à celui de roches plus jeunes analysées par le rover Curiosity, ici même sur Mars.

Cela indique que la composition chimique de cette eau est restée constante pendant environ 3,9 milliards d’années – un résultat tout à fait inattendu compte tenu des recherches précédentes

“Les météorites martiennes tracent en gros n’importe quoi, et donc essayer de comprendre ce que ces échantillons nous disent réellement sur l’eau dans le manteau de Mars a historiquement été un défi”, a déclaré Barnes.

“Le fait que nos données pour la croûte étaient si différentes nous a incités à revenir en arrière dans la littérature scientifique et à examiner les données.”

Mais lorsque l’équipe a comparé ses résultats avec les recherches précédentes sur les isotopes de l’hydrogène dans les météorites du manteau martien – sous la croûte – elle a découvert quelque chose de vraiment surprenant. Les météorites du manteau se répartissent en deux groupes distincts de roches ignées appelées shergottites.

La shergottite enrichie contient plus de deutérium, la shergottite appauvrie en contient moins. Faites la moyenne de leurs deux rapports, et vous obtenez le rapport crustal observé dans Allan Hills 84001 et Northwest Africa 7034.

Ces deux signatures chimiques distinctes indiquent deux réservoirs d’eau différents, non mélangés, dans le manteau martien. Ce qui pourrait signifier que, contrairement à la Terre, un océan global de magma liquide sous le manteau n’a pas homogénéisé la couche supérieure.

“Ces deux sources d’eau différentes à l’intérieur de Mars pourraient nous renseigner sur les types d’objets disponibles pour former les planètes rocheuses intérieures”, a déclaré Barnes.

“Ce contexte est également important pour comprendre l’habitabilité passée et l’astrobiologie de Mars”

Les recherches ont été publiées dans Nature Geoscience.