Mars semble être un monde sec aujourd’hui, mais il existe de nombreux signes à la surface de la planète indiquant qu’il y avait autrefois beaucoup d’eau, notamment des lits de rivières asséchés, d’anciens lits d’océans et de lacs et des vallées creusées par l’eau. D’importantes réserves de glace d’eau ont également été découvertes sur Mars, telles que d’immenses calottes glaciaires polaires, des glaciers enfouis plus près de l’équateur et de la glace proche de la surface imprégnée du sol martien.
Des tas de poussière soufflés par le vent ou des couches de glace ? Mars Express de l’ESA a revisité l’un des sites les plus mystérieux de Mars pour clarifier sa composition. Les résultats de l’étude indiquent que des couches de glace d’eau s’étendent sur plusieurs kilomètres sous terre – le plus grand volume d’eau jamais découvert dans cette partie de la planète. Il y a plus de 15 ans, Mars Express a exploré la Formation Medusa Fossa (MFF), découvrant des gisements massifs allant jusqu’à 2,5 km de profondeur. Ces premières observations ne permettaient pas de savoir clairement de quoi étaient constitués ces sédiments, mais de nouvelles recherches ont désormais apporté une réponse.
“Nous avons réexaminé le MFF à l’aide des nouvelles données du radar MARSIS de Mars Express et avons constaté que les dépôts étaient encore plus épais que nous le pensions : jusqu’à 3,7 km”, explique Thomas Watters de la Smithsonian Institution aux États-Unis. “Il est étonnant que les signaux radar correspondent à ce que nous attendons des couches de glace et soient similaires aux signaux que nous voyons depuis les calottes polaires de Mars, dont nous savons qu’elles sont très riches en glace.” Si elle fondait, la glace emprisonnée dans le MFF recouvrirait la planète entière d’une couche d’eau de 1,5 à 2,7 m de profondeur : c’est le plus grand volume d’eau jamais découvert dans cette partie de Mars, et suffisant pour remplir la mer Rouge terrestre.
La Formation Medusa Fossa (MFF) se compose de plusieurs formations éoliennes mesurant des centaines de kilomètres de diamètre et plusieurs kilomètres de hauteur. Situées à la frontière entre les hautes terres et les basses terres de Mars, ces formations constituent peut-être la plus grande source de poussière sur Mars et l’un des gisements les plus étendus de la planète.
Les premières observations de Mars Express ont montré que MFF est relativement transparent au radar et de faible densité, deux caractéristiques observées dans les sédiments glacés. Cependant, les scientifiques ne peuvent pas exclure une version plus aride : en fait, ces formations sont des accumulations géantes de poussière, de cendres volcaniques ou de sédiments soufflés par le vent.
«C’est là que les nouvelles données radar sont utiles ! Compte tenu de sa profondeur, si le MFF n’était qu’un énorme tas de poussière, nous nous attendrions à ce qu’il se compacte sous son propre poids», explique Andrea Cicchetti, co-auteur de l’Institut national d’astrophysique d’Italie. «Cela créerait quelque chose de beaucoup plus dense que ce que nous voyons réellement dans MARSIS. Et lorsque nous avons modélisé le comportement de différents matériaux antigel, rien ne reproduisait les propriétés du MFF : nous avions besoin de glace. Au lieu de cela, les nouvelles découvertes suggèrent des couches de poussière et de glace recouvertes d’une couche protectrice de poussière sèche ou de cendres de plusieurs centaines de mètres d’épaisseur.
Bien que Mars semble désormais être un monde aride, la surface de la planète regorge de signes indiquant qu’elle contenait autrefois beaucoup d’eau, notamment des lits de rivières asséchés, d’anciens fonds d’océans et de lacs et des vallées creusées par l’eau. D’importantes réserves de glace d’eau ont également été découvertes sur Mars, telles que d’immenses calottes glaciaires polaires, des glaciers enfouis plus près de l’équateur et de la glace proche de la surface imprégnée du sol martien. De vastes réserves de glace près de l’équateur, comme celles que l’on croit se trouver sous la surface sèche de la MFF, n’auraient pas pu se former dans le climat actuel de la planète. Ils doivent s’être formés à une époque climatique antérieure.
“Cette dernière analyse remet en question notre compréhension de la formation des fosses de Méduse et soulève autant de questions qu’elle n’en répond”, déclare Colin Wilson, scientifique du projet de l’ESA pour Mars Express et ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) de l’ESA. «Il y a combien de temps ces dépôts de glace se sont-ils formés et à quoi ressemblait Mars à cette époque? S’il est confirmé que ces dépôts massifs sont de la glace d’eau, cela modifiera notre compréhension de l’histoire climatique de Mars. N’importe quel réservoir d’eau ancienne serait une cible intéressante pour l’exploration humaine ou robotique.»
«Malheureusement, les gisements MFF sont recouverts de centaines de mètres de poussière, ce qui les rend inaccessibles pendant au moins les prochaines décennies. Cependant, chaque morceau de glace que nous trouvons nous aide à mieux comprendre où coulait l’eau de Mars et où on peut la trouver aujourd’hui. Ensemble, nos explorateurs de Mars en apprennent de plus en plus sur notre voisine planétaire», ajoute Colin.
Alors que Mars Express image la glace d’eau à des profondeurs de plusieurs kilomètres, la vue de l’eau proche de la surface est fournie par l’orbiteur TGO Mars. L’orbiteur transporte l’instrument FREND, qui cartographie l’hydrogène – un indicateur de glace d’eau – dans le mètre le plus élevé du sol martien. En 2021, FREND a découvert une région riche en hydrogène de la taille des Pays-Bas dans les Valles Marineris de Mars et cartographie actuellement la répartition des sédiments peu profonds sur la planète rouge.
L’orbiteur chinois Tianwen-1 a repéré une énorme tempête de poussière sur Mars, près du mont Olympe, la plus grande montagne du système solaire. Une énorme tempête de poussière a été capturée par la caméra moyenne résolution MoRIC sur Tianwen-1 en janvier 2022. La mission a été lancée en juillet 2020 et est arrivée en orbite autour de Mars peu avant l’arrivée du rover Perseverance de la NASA en février 2021.
En janvier 2004, les rovers jumeaux Spirit et Opportunity de la NASA se sont posés sur des côtés opposés de Mars, ouvrant ainsi la voie à une nouvelle ère d’exploration robotique interplanétaire. Ils sont arrivés à trois semaines d’intervalle, chacun entouré d’un groupe d’airbags qui ont rebondi sur la surface environ 30 fois avant de s’arrêter et de se dégonfler. Mission des rovers sur Mars : recherche de preuves que l’eau coulait autrefois à la surface de la planète rouge.
Leurs découvertes allaient réécrire les manuels de sciences, dont celui d’Opportunity, peu de temps après la découverte des fameuses «myrtilles» – des cailloux sphériques du minéral hématite formés dans l’eau acide. Quelques années après le début de la mission, Spirit a découvert des traces d’anciennes sources chaudes qui auraient pu être des habitats idéaux pour la vie microbienne il y a des milliards d’années (si elles ont jamais existé sur la planète rouge).
Grâce en partie aux données scientifiques collectées par Spirit and Opportunity, la NASA a approuvé le développement du rover Curiosity de la taille d’un SUV pour déterminer si des ingrédients chimiques essentiels à la vie étaient présents il y a des milliards d’années sur ce qui était autrefois un monde aquatique (peu après l’atterrissage en 2012). Rover a constaté que c’était le cas). Perseverance, arrivé sur la planète rouge en 2021, s’appuie sur le succès de Curiosity en collectant des carottes de roche qui pourraient être renvoyées sur Terre pour tester des signes de vie microbienne ancienne dans le cadre de la campagne de retour d’échantillons sur Mars, un effort conjoint entre la NASA et l’Union européenne Agence spatiale.
Tout en travaillant sur Spirit et Opportunity, les ingénieurs ont développé des techniques d’exploration de surface qui se poursuivent aujourd’hui, notamment l’utilisation de logiciels spécialisés et de lunettes 3D pour mieux naviguer dans l’environnement martien. Et après avoir acquis des années d’expérience grâce aux voyages des deux rovers sur la surface rocheuse et sablonneuse de Mars, les ingénieurs peuvent planifier des voyages plus sûrs et plus longs et créer rapidement les plans quotidiens beaucoup plus complexes nécessaires au fonctionnement de Curiosity et Perseverance.
Au lieu de cela, grâce à leurs robots à longue durée de vie, l’équipe a pu voyager à travers une grande variété de paysages martiens. Opportunity, le premier rover à réaliser un marathon sur une autre planète, parcourra à terme un total de près de 30 miles (45 kilomètres), soit la plus grande distance parcourue sur une autre planète.
“Il s’agissait d’un changement de paradigme auquel personne ne s’attendait”, a déclaré l’ancien chef de projet John Callas du JPL. “La distance et l’échelle de temps que nous avons parcourues constituaient véritablement un saut historique.” La chance de voir autant de choses a été cruciale pour découvrir que non seulement Mars était autrefois un monde plus aquatique, mais aussi qu’elle abritait de nombreux types différents d’environnements aquatiques (eau douce, sources chaudes, piscines acides et salées) à différents moments de la vie son histoire.
La NASA a maintenant sélectionné une équipe de quatre volontaires pour participer à un voyage simulé vers Mars dans un habitat du Johnson Space Center de l’agence à Houston. Abhishek Bhagat, Kamak Ebadi, Susan Hilbig et Ariana Lucic entreront dans l’installation au sol HERA (Human Exploration Research Analog) le vendredi 26 janvier pour vivre et travailler comme astronautes pendant 45 jours lors d’une mission simulée sur la planète rouge. Les membres de l’équipage quitteront l’installation le 11 mars, après leur « retour » sur Terre. Deux bénévoles supplémentaires sont disponibles comme équipage de réserve.
Sans quitter la Terre, HERA permet aux scientifiques d’étudier comment les membres d’équipage s’adaptent à l’isolement, au confinement et aux conditions de travail que rencontreront les astronautes lors de futurs vols spatiaux. Les membres de l’équipage effectueront des tâches scientifiques, opérationnelles et techniques tout en étant confrontés à des retards de communication avec le monde extérieur pouvant durer jusqu’à cinq minutes à mesure qu’ils se «rapprochent» de Mars.
Le nouvel équipage participera à 18 études sur la santé humaine au cours de la mission simulée. Les expériences évalueront les réponses psychologiques, physiologiques et comportementales des membres d’équipage à des millions de kilomètres de leur planète d’origine. Dix études sont nouvelles pour HERA, dont sept menées par des chercheurs en dehors des États-Unis. Ces études internationales sont réalisées en collaboration avec le Centre spatial Mohammed bin Rashid aux Émirats arabes unis et l’ESA (Agence spatiale européenne).