Depuis 2016, Mars est devenu la résidence permanente de pas moins de huit missions robotiques, une combinaison d'orbites, de rovers et d'atterrisseurs. Entre des études approfondies de l'atmosphère et de la surface martiennes, les scientifiques ont beaucoup appris sur l'histoire et l'évolution de la planète. En particulier, ils ont découvert de nombreuses preuves que Mars avait autrefois de l'eau qui coulait à sa surface.
La preuve la plus récente à cet effet de l'Université du Texas à Austin, où les chercheurs ont produit une étude détaillant la façon dont l'eau a déposé les sédiments dans la région de Mars Aeolis Dorsa. Selon leurs recherches, cette zone contient de vastes dépôts sédimentaires qui agissent comme un enregistrement historique de Mars, répertoriant l'influence jouée par l'érosion hydrique au fil du temps.
L'étude, intitulée «Stratigraphie fluviale des remblais de la vallée à Aeolis Dorsa, Mars: preuves de fluctuations de niveau de base contrôlées par un plan d'eau en aval», a récemment paru dans la revue scientifique GeoScienceWorld. Dirigée par Benjamin D. Cardenas - géologue à la Jackson School of Geosciences de l'Université du Texas à Austin - l'équipe a examiné les données satellites de la région d'Aeolis Dorsa pour étudier la structure des dépôts sédimentaires.
Depuis des années, Aeolis Dorsa intéresse les scientifiques car elle contient certaines des couches sédimentaires les plus densément compactées de Mars, qui ont été déposées par l'eau qui coule (alias dépôts fluviaux). Ces dépôts sont visibles depuis l'orbite en raison de la façon dont ils ont subi un processus connu sous le nom d '«inversion topographique» - qui consiste en des dépôts remplissant des canaux fluviaux bas, puis exhumés pour créer des vallées incisées.
Par définition, les vallées incisées sont des dépressions topographiques produites par l'érosion «fluviale» - c'est-à-dire relatives à une rivière ou une berge. Sur Terre, ces vallées sont généralement créées par l'élévation du niveau de la mer, puis remplies de sédiments à la suite de la baisse du niveau de la mer. À mesure que le niveau de la mer monte, les vallées sont coupées du paysage lorsque les eaux se déplacent à l'intérieur des terres; et à mesure que le niveau de la mer baisse, les eaux en retrait y déposent des sédiments.
Selon l'étude, ce processus a créé une opportunité pour les géophysiciens et les planétologues d'observer les enregistrements géologiques de Mars en trois dimensions et sur des distances importantes. Comme Cardenas l'a déclaré à Space Magazine par e-mail:
«Les roches sédimentaires enregistrent en général des informations sur les environnements dans lesquels elles ont été déposées. Les dépôts fluviaux (fluviaux) enregistrent spécifiquement des informations sur la façon dont les fleuves ont migré latéralement, la façon dont ils se sont agglomérés verticalement et comment ces choses ont changé avec le temps.
Ici sur Terre, la statigraphie (c'est-à-dire l'ordre et la position des couches sédimentaires) des roches sédimentaires est utilisée par les géologues depuis des générations pour imposer des contraintes sur les conditions de notre planète il y a des milliards d'années. Ce n'est que dans l'histoire récente que l'étude des couches sédimentaires a été utilisée pour imposer des contraintes sur les conditions environnementales des autres corps planétaires (comme Mars) il y a des milliards d'années.
Cependant, la plupart de ces études ont produit des données qui n'ont pas permis de résoudre les emballages sédimentaires à une échelle inférieure au mètre. Au lieu de cela, des images satellites ont été utilisées pour définir des relations stratigraphiques à grande échelle, telles que les modèles de dépôt le long des canaux d'eau passés. En d'autres termes, les études se sont concentrées sur le catalogage de l'existence des écoulements d'eau passés sur Mars plus que ce qui s'est produit depuis lors.
Comme Cardenas l'a indiqué, lui et son équipe ont adopté une approche différente, qui considérait que Mars avait connu des changements au cours des 3,5 milliards d'années précédentes. Comme il l'a expliqué:
«En général, on a supposé qu'une grande partie de la surface martienne n'est pas particulièrement différente de ce qu'elle était il y a 3,5 milliards d'années. Nous nous efforçons de démontrer que la surface moderne de notre zone d'étude, Aeolis Dorsa, est le résultat de l'enterrement, de l'exhumation et d'une érosion inégale, et on ne peut pas supposer que la surface moderne représente du tout l'ancienne surface. Nous essayons vraiment de montrer que ce que nous voyons aujourd'hui, les caractéristiques que nous pouvons mesurer aujourd'hui, sont des dépôts sédimentaires de rivières et non de véritables rivières. Ceci est extrêmement important à réaliser lorsque vous commencez à interpréter vos observations, et c'est souvent un point manqué. »
Pour leur recherche, Cardenas et son équipe ont utilisé des paires stéréo d'images haute résolution et de données topographiques prises par la caméra contextuelle (CTX) et l'expérience scientifique d'imagerie haute résolution (HiRISE) à bord du Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Ces données ont ensuite été combinées avec le logiciel intégré pour les imageurs et les spectromètres (ISIS) - un progiciel de traitement d'image numérique utilisé par l'US Geological Survey (USGS) - et le Ames Stereo Pipeline de la NASA.
Ceux-ci ont traité les images appariées en données topographiques haute résolution et en modèles numériques d'élévation (DEM) qui ont ensuite été comparés aux données de l'instrument Mars Orbiting Laser Altimeter (MOLA) à bord du Mars Global Surveyor (MSG). Le résultat final a été une série de DEM qui étaient des ordres de grandeur plus élevés en termes de résolution que tout ce qui avait été produit auparavant.
Pour tout cela, Cardenas et ses collègues ont pu identifier les modèles d'empilement dans les dépôts fluviaux, noté des changements dans les styles de sédimentation et suggéré des mécanismes pour leur création. De plus, l'équipe a introduit une toute nouvelle méthode pour mesurer le sens d'écoulement des rivières qui ont quitté ces dépôts, ce qui leur a permis de voir comment le paysage a changé au cours des derniers milliards d'années.
"L'étude montre qu'il y avait une grande masse d'eau sur Mars il y a environ 3,5 milliards d'années, et que cette masse d'eau a augmenté et diminué en volume assez lentement pour que la sédimentation de la rivière ait le temps d'ajuster les styles", a déclaré Cardenas. «Cela correspond davantage à des changements climatiques plus lents et moins à des événements hydrologiques catastrophiques. Aeolis Dorsa est positionnée le long des côtes hypothétiques d'un ancien océan nordique sur Mars. Il est intéressant de trouver des dépôts fluviaux côtiers à Aeolis Dorsa, mais cela ne nous aide pas à limiter la taille du plan d'eau (lac, océan, etc.) »
Essentiellement, Cardenas et ses collègues ont conclu que - tout comme la Terre - la chute et la montée des niveaux d'eau dans un grand plan d'eau ont forcé la formation de paléo-vallées dans leur zone d'étude. Et d'une manière similaire à ce qui se passe sur Terre aujourd'hui, les rivières qui se sont formées dans les régions côtières ont été fortement influencées par les changements des niveaux d'eau d'un grand plan d'eau en aval.
Pendant un certain temps, il a été quelque peu acquis que la surface de Mars est morte, ses caractéristiques figées dans le temps. Mais comme cette étude l'a démontré, le paysage a subi des changements importants depuis qu'il a perdu son atmosphère et ses eaux de surface. Ces découvertes seront sans aucun doute un sujet d'intérêt à mesure que nous approchons de la mise en place d'une mission en équipage sur la surface martienne.
