Canaux sur Mars : la vérité compliquée sur le changement climatique martien

Mars, l’une des cinq planètes visibles à l’œil nu, fascine l’humanité bien avant l’avènement de l’écriture. Les premières observations ont simplement suivi son chemin dans le ciel nocturne, mais avec l'invention du télescope au début du XVIIe siècle, sa surface a enfin pu être explorée. Certes, ces premières observations étaient grossières et révélaient peu de choses, mais à mesure que des sommités telles que Huygens et Cassini amélioraient le télescope, davantage de détails ont commencé à être résolus.

À la fin du XIXe siècle, l'astronome italien Giovanni Schiaparelli a enflammé l'imagination du monde entier en affirmant avoir vu de longs canaux droits (traduit à tort par « canaux » en anglais) à la surface de Mars. Ces canaux ont été observés par d'autres astronomes et certains pensaient qu'ils étaient révélateurs d'une vie intelligente et de l'eau qui coulait à la surface de Mars. Cependant, lorsque de plus grands télescopes ont été pointés vers Mars au début du 20e siècle, les canaux n'étaient plus visibles.

Au milieu du XXe siècle, l’idée selon laquelle l’eau circulait dans des canaux à la surface de la planète avait été complètement démystifiée. Mais tout a changé lorsque la sonde Mariner 9 est arrivée sur Mars en 1971 et a montré des caractéristiques géologiques qui ressemblaient à des canyons et des rivières creusés par l'eau ici sur Terre, révélant que l'histoire climatologique de Mars était beaucoup plus complexe qu'on ne le pensait.

Il est difficile de savoir avec certitude les débuts de l’histoire de Mars, mais des suppositions éclairées peuvent être faites grâce au fait que Mars n’a pas de tectonique des plaques. En fait, même si Mars et la Terre ont quelques points communs, celui-ci n’en fait pas partie. Sur Terre, le sol est constamment recyclé et reconstruit, et sur Mars, une grande partie de la surface est exactement telle qu’elle était il y a des milliards d’années. C'est à partir de cette fenêtre sur le passé que les chercheurs peuvent déduire ce qu'aurait pu être le climat martien primitif.

La période la plus ancienne de l’histoire martienne est connue sous le nom de période noachienne et a duré il y a environ 4 milliards d’années à 3,5 milliards d’années. Les éléments laissés par cette époque de l’histoire martienne suggèrent un climat radicalement différent de celui que l’on peut observer aujourd’hui. En particulier, il existe de vastes réseaux de vallées dans le paysage noachien qui ont presque certainement été creusés par l'eau courante.

À partir de ces preuves et d’autres, les scientifiques peuvent conclure que Mars possédait de l’eau liquide dans un passé lointain et qu’elle devait donc avoir une atmosphère propice à l’eau liquide. La forme que cela a pris fait encore l’objet de débats. Certains avancent que Mars était un monde froid avec des eaux équatoriales, tandis que d'autres affirment que Mars au début était chaude et humide et qu'il y avait peut-être même un océan dans l'hémisphère nord.

(Image présentée par ESO/M. Kornmesser/N. Risinger (skysurvey.org) via Wikimedia Commons | Recadrée, mise à l'échelle et mise en miroir | CC BY 4.0)

L’événement qui a mis le climat martien sur sa trajectoire inexorable pour devenir le monde sec et poussiéreux qu’il est aujourd’hui a été le refroidissement de son noyau métallique et la mort ultérieure de sa magnétosphère. La petite taille de Mars et sa distance au Soleil signifiaient qu'elle ne disposait pas de suffisamment de chaleur pour maintenir la convection interne nécessaire à la génération du magnétisme planétaire.

Selon un article publié dans Science Advances, cet événement s'est produit au début de la période noachienne, mais ses conséquences ne se feraient pas sentir avant des milliards d'années. Une magnétosphère est ce qui empêche l'atmosphère d'une planète d'être détruite par les vents solaires (c'est la même chose qui protège la Terre des éruptions solaires nocives). Sans cela, l'atmosphère de dioxyde de carbone de Mars aurait été soit emportée dans les profondeurs de l'espace, soit emprisonnée dans la surface sous forme de minéraux carbonatés.

Sans son atmosphère, la température et la pression sur Mars ont régulièrement baissé. À mesure que la température baissait, l'eau de surface gelait et, sans la pression de l'atmosphère, l'eau liquide s'évaporait tandis que toute glace non enfermée sous terre se sublimait en vapeur. Ces processus sont en cours et aujourd’hui, Mars perd jusqu’à 3 kilogrammes d’atmosphère chaque seconde.

La prochaine période géologique de l’histoire de Mars est connue sous le nom d’Hespérien. Le début de la période hespérienne est marqué par une montée du volcanisme et une diminution des événements d'impact céleste. L’inondation de l’activité volcanique a recouvert environ 30 % de la planète et l’excès de dioxyde de soufre libéré par les volcans a conduit à l’acidification des eaux de surface ou des pluies restantes.

Malgré cette augmentation de l’activité volcanique, Mars était désormais une planète froide, mais même sur ce monde glacé, les traces d’eau qui coule persistent. Une grande partie de l’eau qui se trouvait autrefois à la surface était désormais séquestrée dans le sol et soumise à une immense pression. Lorsqu'il était occasionnellement libéré, son écoulement était si torrentiel (plus de 1 000 fois l'eau du fleuve Mississippi) qu'il creusait d'énormes canaux dans le sol.

Outre les canaux massifs qu’ils ont creusés, les conséquences à long terme de ces écoulements massifs d’eau ne sont pas claires. Certains scientifiques pensent que ces écoulements d’eau ont conduit à un océan hespérien temporaire qui s’est rapidement glacié. D'autres rétorquent que cette période d'écoulement (qui a duré environ 1 milliard d'années) n'aurait pas pu produire suffisamment d'eau d'un coup pour remplir l'océan hypothétique. De manière alléchante, un article publié dans le Journal of Geophysical Research : Planets soulève l’idée qu’il existe des preuves d’un tsunami dans cet océan, mais cela est également contesté.

Mars se trouve actuellement dans la période amazonienne, et ce depuis près de 3 milliards d'années. Le fait que l'Amazonie dure depuis si longtemps indique que Mars est très inactive géologiquement et n'a pas beaucoup changé depuis des milliards d'années.

Aujourd’hui, le climat martien est dominé par les différences de température entre les moitiés d’été et d’hiver de la planète, qui déterminent trois cycles saisonniers. Le cycle du dioxyde de carbone intervient dans les changements saisonniers associés au dioxyde de carbone gelé, à la fois dans les calottes glaciaires et tombant du ciel sous forme de neige. Le cycle de la poussière influence les températures mondiales en servant à la fois à isoler la surface du rayonnement solaire pendant la journée et en émettant la chaleur absorbée la nuit. La poussière atmosphérique exacerbe également les vents martiens, soulevant davantage de poussière, entraînant ainsi davantage de vent.

En termes d’exploration future potentielle, le cycle le plus important est celui de l’eau. Malgré la sécheresse de Mars, elle contient en réalité beaucoup d’eau ; tout est simplement gelé sous terre ou au pôle Nord. Les recherches indiquent que la glace martienne pourrait cacher des secrets passionnants, mais les scientifiques estiment également que si toute la glace de la planète fondait et se répartissait uniformément sur Mars, elle formerait un océan entre 300 et 5 000 pieds de profondeur, plus que suffisant pour soutenir l'exploration humaine. .