Le mystère des écoulements sombres équatoriaux de Mars s’éclaircit !

Lundi, 20 mars 2017

L'un des processus géomorphologiques les plus intrigants de Mars a été réinterprété. Les écoulements équatoriaux actifs de manière saisonnière appelés Recurring Slope Lineae (RSL) ont été identifiés en 2011 et l'explication jusqu'alors avancée impliquait de l'eau liquide. La présence de ces RSL sur Mars était le principal argument de l'habitabilité actuelle sur la planète  rouge. L'étude menée par une équipe internationale dirigée par des chercheurs du laboratoire Géosciences Paris Sud (CNRS, Université Paris Sud) et de l’Académie des sciences de Slovaquie (Comenius University), est basée sur des simulations numériques d'un processus exotique qui ne se produit qu'à très basse pression, comme sur Mars. Cette étude a été publiée en ligne par la revue Nature Geosciences le 20 mars 2017 et sera présentée au congrès international Lunar and Planetary Science Conference à Houston le 24 mars 2017.

Ce processus est dû à l'éclairement solaire sur un matériau granulaire. Le sol agit alors comme une pompe qui peut déstabiliser les grains et provoquer un écoulement. La saisonnalité modélisée de ce mécanisme est cohérente avec toutes les observations disponibles. Cette étude montre que la planète Mars aujourd’hui, n’est pas aussi habitable qu'on pouvait le penser.


Exemple d'écoulement sombre saisonnier appelé Recurring Slope Lineae (RSL) dans les parois du cratère Garni sur Mars. La première image est prise au printemps, tandis que la seconde est prise durant l’été. Toutes les traces sombres semblent provenir des terrains rugueux. L’échelle de l’image entière est de 500 mètres. Crédit : Image MRO, HiRISE, NASA/JPL/University of Arizona.Figure : F. Costard, F. Schmidt.
En septembre 2015, sur la base de plusieurs publications1, la NASA a communiqué la découverte d'eau liquide sous forme de saumure (eau salée) sur Mars, présente dans des écoulements sombres, appelés Recurring Slope Lineae. Cette découverte a considérablement changé la vision de l'habitabilité de Mars. Auparavant, on pensait que Mars avait été favorable à la vie uniquement dans un lointain passé (quelques milliards d'années). Depuis l'observation des RSL, une partie significative de la communauté scientifique a considérée l’eau liquide comme une explication plausible. De nombreuses recherches ont été conduites pour affiner cette hypothèse et étudier l'habitabilité actuelle (chimie expérimentale, géomorphologie de laboratoire, astrobiologie ...).

L'argument principal pour la présence d'eau liquide reposait sur le fait que les RSL soient actifs aujourd'hui dans les endroits les plus chauds de Mars, c’est à dire les conditions les plus proches du point triple de l’eau. De plus, des signatures spectroscopiques ont été
reportées. Cependant, il ne s’agissait que de preuves indirectes (détection des sels mais pas d’eau liquide). En outre, des études récentes ont démontrées que ni les sources d’eau internes, ni les sources d’eau atmosphériques n’étaient réalistes2. D’autre part, il n’y a aucune signature d’eau dans les mesures thermiques3. L’origine de ces écoulements restait alors mystérieuse.


Schéma du mécanisme de pompe naturelle dans un environnement de gaz raréfié pour déstabiliser la pente. Crédit : F. Schmidt.

L'équipe de chercheurs a proposé un nouveau mécanisme basé sur la pompe de Knudsen qui ne requiert pas d’eau liquide. Ce mécanisme est seulement actif dans les endroits les plus chauds de Mars (figure 2). A cause des variations de température dans le sol, le gaz contenu dans les pores s’écoule. Durant les quelques minutes après l’apparition de l’ombre d’un rocher, l’écoulement de gaz est suffisamment rapide pour qu’il puisse déstabiliser le matériau granulaire et créer un écoulement. Ce processus a été modélisé numériquement et l'activité prédite est compatible avec les activités des RSL observées.

Considérant que les RSL étaient les principales figures proposées pour justifier la présence d'eau liquide aujourd’hui sur Mars, ce nouveau processus de pompe naturelle semble écarter cette hypothèse. Ces nouveaux résultats ont un impact évident sur la possibilité de trouver de la vie actuellement sur la Planète Rouge, mais dresse aussi le portrait d'une planète inhospitalière pour l'exploration humaine.

 

Note(s): 

1 - McEwen, A. S., Ojha, L., Dundas, C. M., Mattson, S. S., Byrne, S., Wray, J. J., Cull, S. C., Murchie, S. L., Thomas, N. & Gulick, V. C. (2011), « Seasonal Flows on Warm Martian Slopes », Science, 333, 740-743

McEwen, A. S., Dundas, C. M., Mattson, S. S., Toigo, A. D., Ojha, L., Wray, J. J., Chojnacki, M., Byrne, S., Murchie, S. L. & Thomas, N. (2014), « Recurring slope lineae in equatorial regions of Mars », Nature Geoscience, Nature Publishing Group, 7, 53-58

Ojha, L., Wilhelm, M. B., Murchie, S. L., McEwen, A. S., Wray, J. J., Hanley, J., Massé, M. & Chojnacki, M. (2015), « Spectral evidence for hydrated salts in recurring slope lineae on Mars », Nature Geoscience, Nature Publishing Group, 8, 829-832

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2 - Chojnacki, M., McEwen, A., Dundas, C., Ojha, L., Urso, A. & Sutton, S. (2016), « Geologic context of recurring slope lineae in Melas and Coprates Chasmata, Mars », Journal of Geophysical Research: Planets, 121, 1204-1231

3 - Edwards, C. S. & Piqueux, S. (2016), « The Water Content of Recurring Slope Lineae on Mars », Geophysical Research Letters, 43, 8912-891

Source(s): 

Schmidt, F., Andrieu F., Costard, F., Kocifaj, M. & Meresescu, A., “Formation of recurring slope lineae on Mars by rarefied gas-triggered granular flows”, Nature Geoscience, 21 mars 2017

Contact(s):
  • Frédéric Schmidt, Géosciences Paris Sud / Université Paris-Sud
    frederic [dot] schmidt [at] u-psud [dot] fr, 01 69 15 61 52

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