Les scientifiques chinois ont conclu que les eaux souterraines de Mars sous Utopia Planitia sont restées actives jusqu’à la période amazonienne (récente) de l’histoire géologique de la planète rouge, qui était auparavant considérée comme froide et sèche. Dans les dépôts sédimentaires d’âge amazonien, les instruments Zhuzhong ont identifié des sulfates hydratés, de l’hydrosilice, des oxydes ferriques et des chlorures. Ces minéraux nécessitent de l’eau salée liquide pour se former.
Selon les chercheurs, les minéraux hydratés se sont formés pendant une période d’activité volcanique, lorsque le magma chaud, remontant à la surface, a fait fondre la glace souterraine et a saturé la solution résultante de sels. En remontant à la surface, il s’est évaporé et des minéraux en ont précipité. Le fait qu’il existe d’énormes couches de glace souterraine sous Utopia Planitia a été établi en 2016 à l’aide du radar SHARAD du Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA.
Les réserves sont estimées à plus de 14 000 kilomètres cubes, ce qui est comparable au volume d’eau du lac Supérieur, le plus grand et le plus profond des Grands Lacs d’Amérique du Nord. Le géoradar RoPeR a également montré que les roches situées sous la plaine d’Utopia présentent une stratification prononcée, ce qui signifie qu’elles ont été déposées dans un environnement aquatique. Selon les scientifiques, à la fin de l’Hespérie – au début de l’Amazonie (il y a 3,5 à 3,2 milliards d’années), le cratère était périodiquement rempli d’eau, ce qui entraînait une stratification.
Récemment, des scientifiques chinois ont rapporté une autre découverte : à une profondeur d’environ 35 mètres de la surface, le géoradar Zhuzhong a découvert des structures polygonales en forme de coin pouvant atteindre plusieurs dizaines de mètres de diamètre. Le long d’un parcours de 1,9 km, l’appareil a enregistré 16 de ces polygones, ce qui suggère qu’ils étaient répandus dans toute l’Utopia Planitia.
Les chercheurs pensent que les mystérieuses structures souterraines se sont formées immédiatement à la fin ou après la fin de l’ère « humide ». Il s’agissait à l’origine de reliefs de surface qui se sont enfoncés en profondeur à la suite de processus géologiques ultérieurs. Selon le modèle proposé par les auteurs, lorsque l’eau quittait le cratère, les sédiments argileux situés au fond se desséchaient et se fissuraient. L’humidité a pénétré dans les fissures : depuis les profondeurs – du fait de la montée des eaux souterraines et de la diffusion de la vapeur formée lors de la sublimation de la glace interstitielle, et depuis la surface – sous forme de neige. Une fois gelées, l’eau et la terre qui remplissaient les fissures fonctionnaient comme des coins.
À la suite du processus cyclique de gel et de dégel, qui a duré des millions d’années, un relief particulier de petites collines s’est formé. Il y a environ 3,2 à 2,9 milliards d’années, les conditions à la surface de Mars ont radicalement changé : le climat est devenu plus sec et plus froid. Le relief polygonal a été érodé et ses restes ont été retrouvés sous des couches de régolithes. « La structure des roches au-dessus et au-dessous de la limite conventionnelle, située à une profondeur de 35 mètres, est très différente », écrivent les auteurs de l’article. « Cela indique une transformation notable du régime thermique et de l’activité de l’eau. De toute évidence, à cette fois, une révolution climatique s’est produite dans les basses et moyennes latitudes de Mars.
Des structures polygonales similaires sont encore répandues aujourd’hui à la surface de Mars. Ils apparaissent chaque année au printemps dans les régions polaires de la planète. Ils ont été remarqués pour la première fois en 2006 sur les images de la caméra HiRISE (High Resolution Imaging Science Experiment) placée à bord du vaisseau spatial Mars Reconnaissance Orbiter. Des chercheurs de l’Université d’Arizona, après avoir analysé les images de la caméra HiRISE, ont conclu que les structures en forme de nid d’abeille sont le résultat de changements saisonniers dans l’eau et le dioxyde de carbone.
Les scientifiques pensent que les fameuses dunes polygonales que la caméra HiRISE a précédemment enregistrées sur le fond plat de nombreux cratères martiens se forment à peu près de la même manière. Les vents chassent la poussière et les grains de sable, et la glace qui remplit les fissures forme des crêtes polygonales. Dans les images détaillées, un réseau de polygones plus petits est visible au sein de polygones à grande échelle. Leur forme ressemble à des fissures asséchées au fond des lacs asséchés. Les structures en relief polygonales sont également courantes sur Terre, dans les régions de développement du pergélisol. Comme sur Mars, ils sont associés à des cycles saisonniers de gel-dégel qui provoquent la formation de formes érosives de fissuration.
« Zhuzhong » n’a pas fonctionné pendant trois mois, comme prévu, mais jusqu’au 20 mai 2022, après quoi la communication avec lui a été complètement interrompue. Pendant ce temps, l’appareil a parcouru environ deux kilomètres au fond de la plaine de l’Utopie. Il s’agit du plus grand cratère d’impact, avec un diamètre de plus de trois mille kilomètres, non seulement sur Mars, mais dans tout le système solaire. La structure est également intéressante car la croûte est ici très fine et le manteau se rapproche le plus de la surface.
Tout au long du parcours, le rover a effectué des relevés radar à l’aide du géoradar RoPeR (Rover Penetrating Radar) installé à bord. Cet appareil effectue un sondage haute résolution dans deux gammes d’ondes électromagnétiques jusqu’à une profondeur de 100 mètres. A titre de comparaison : le rover américain Perseverance, arrivé sur Mars trois mois avant Zhuzhong et qui opère toujours dans le cratère voisin Isis Planitia, est capable de « transparentiser » le sous-sol jusqu’à seulement dix mètres.
De plus, Zhuzhong a réalisé une cartographie magnétométrique de la croûte martienne pour identifier les anomalies locales du champ magnétique, mesuré les paramètres climatiques (température, pression, vitesse du vent), étudié la composition minérale du régolithe à l’aide de méthodes de spectroscopie et recherché de l’eau. Au total, le rover a transmis 940 gigaoctets de données diverses vers la Terre.