Des preuves géologiques et minéralogiques suggèrent qu’il y a environ quatre milliards d’années, Mars était suffisamment chaude et humide pour permettre la présence d’eau liquide en abondance à sa surface, sous forme de rivières, de lacs et même d’une vaste mer boréale. Cette période s’étend sur deux ères géologiques: l’ère noachienne, qui a duré de 4,1 à 3,7 milliards d’années, et l’ère hespérienne, qui a duré de 3,7 à environ 3 milliards d’années. L’ère noachienne est caractérisée par des conditions plus chaudes, mais vers la fin, Mars aurait commencé à se refroidir à mesure que son atmosphère se dissipait dans l’espace.
Il y a 3,6 milliards d’années, Mars aurait dû être trop froide pour que l’eau liquide existe, et pourtant, des rivières continuaient de couler. On trouve néanmoins des traces de lits de rivières et de mers datant de la fin du Noachien et de l’Hespérien. Les planétologues s’interrogent sur la présence d’eau sur Mars à cette époque, et une théorie suggère que la planète rouge a connu une période de réchauffement climatique inexpliquée. Un chercheur a peut-être percé le mystère de la persistance des rivières et des mers sur Mars, même après le refroidissement de la planète et l’amincissement de son atmosphère, grâce au cycle de l’eau et du dioxyde de carbone.
Cependant, le chercheur Peter Buehler, de l’Institut des sciences planétaires d’Arizona, a peut-être résolu ce problème grâce à sa modélisation du rôle de la glace de dioxyde de carbone se déposant sur la calotte polaire sud. L’étude de Buehler a été publiée le 1er novembre 2024 dans le Journal of Geophysical Research: Planets.
«Ce modèle décrit de manière cohérente l’origine des principaux éléments du paysage martien, tels que le plus grand lac, les plus grandes vallées et le plus grand système d’eskers», a déclaré Bühler. «Et il repose uniquement sur le processus que nous observons aujourd’hui, à savoir la destruction du dioxyde de carbone dans l’atmosphère.»
Une image prise par Viking 1 de la bordure sud d’Argyre Planitia montre des montagnes entourant un immense bassin d’impact autrefois inondé. NASA
Les eskers sont de longues crêtes rocheuses laissées par l’écoulement de l’eau, et leur présence près du pôle Sud de Mars est un indice important sur la façon dont les événements se sont déroulés sur la planète rouge.
Buehler modélise le cycle du dioxyde de carbone sur Mars. Durant l’hiver martien, une couche de glace de dioxyde de carbone se dépose sur les calottes polaires composées de glace d’eau. Fine sur la calotte polaire nord, elle est beaucoup plus épaisse sur la calotte sud : la couche permanente de glace de dioxyde de carbone atteint 8 mètres d’épaisseur, et son épaisseur est encore plus importante en hiver. Ce dioxyde de carbone supplémentaire est généralement piégé dans le sol martien, mais durant l’été martien, il peut se sublimer dans l’atmosphère et être transporté jusqu’au pôle d’hiver.
Bühler souhaitait déterminer l’effet de ce processus il y a 3,6 milliards d’années, au début de l’Hespéridien, lorsque l’atmosphère, bien qu’ayant commencé à s’échapper dans l’espace suite à l’affaiblissement du champ magnétique martien qui, auparavant, freinait le vent solaire, était encore beaucoup plus épaisse qu’aujourd’hui. Il découvrit qu’une couche de glace de dioxyde de carbone de 650 mètres d’épaisseur se déposait chaque hiver sur la calotte polaire sud de Mars.
Le dioxyde de carbone remplissait deux fonctions. D’abord, il agissait comme isolant, empêchant la chaleur de s’échapper de l’intérieur de la planète au pôle Sud. Ensuite, il augmentait le poids et la pression de la calotte glaciaire. Ces effets combinés entraînaient une hausse de la température et de la pression à la base de la calotte, permettant à la glace de fondre et de former un réservoir. Finalement, au fil de nombreux hivers, la glace d’eau et la glace de dioxyde de carbone continuaient de se former sur la calotte glaciaire, tandis que l’eau liquide s’accumulait en dessous, au point de commencer à s’écouler par les bords de la calotte.
D’après une nouvelle modélisation, l’air froid provoquera le gel de l’eau liquide, formant ainsi du pergélisol. Mais ce n’est pas tout. De l’eau liquide continuera de se former sous la glace, trouvant des voies d’écoulement.
«L’eau ne peut s’échapper que par l’interface entre la calotte glaciaire et la roche sous-jacente», a expliqué Buehler. «C’est pourquoi les rivières terrestres prennent leur source sous les glaciers au lieu de s’infiltrer directement dans le sol.»
Les rivières gelaient encore en surface, mais le volume d’eau était tel qu’il continuait à faire fondre cette glace, formant une couche de glace de plusieurs dizaines de mètres d’épaisseur au-dessus des rivières. Ces dernières n’avaient qu’un mètre de profondeur environ, mais elles étaient longues, s’étendant sur des milliers de kilomètres depuis le pôle Sud.
Peter Buehler/PSI
C’est là qu’interviennent les eskers. Ce sont les vestiges de longs fleuves sous-glaciaires, dont beaucoup s’étendent radialement depuis la région polaire sud.
Aujourd’hui encore, on peut observer les vestiges de quatre grands chenaux fluviaux se jetant dans Argyre Planitia, un immense bassin d’impact de 1 700 kilomètres de large et 5,2 kilomètres de profondeur. Pendant des millions d’années, des rivières sous-glaciaires ont rempli Argyre Planitia d’eau, formant un océan de la taille de la mer Méditerranée. Durant tout ce temps, les eaux de fonte ont continué de monter, provoquant périodiquement des inondations d’Argyre Planitia et submergeant les plaines septentrionales de Mars.
«Il s’agit du premier modèle qui produit suffisamment d’eau pour barrer Argyre», a déclaré Buehler. «Il est également probable que l’eau de fonte, une fois en aval, se soit sublimée dans l’atmosphère avant de retourner à la calotte polaire sud, maintenant ainsi un cycle hydrologique pôle-équateur qui pourrait avoir joué un rôle important dans l’énigmatique pic d’activité hydrologique observé à la fin de la saison martienne.»
Finalement, Mars est devenue trop froide pour que même ce processus de fonte puisse se produire. Des affirmations récentes suggèrent l’existence d’un lac souterrain sous la calotte polaire sud de Mars, mais cette hypothèse est fortement contestée.
La beauté du modèle de Bühler réside dans le fait qu’il ne requiert aucun réchauffement inexpliqué pour expliquer la présence d’eau : il s’agit littéralement du même cycle du dioxyde de carbone que celui que nous observons aujourd’hui sur Mars. Malheureusement, Mars s’est tellement refroidie et le dioxyde de carbone est devenu si rare que l’époque où l’eau liquide était répandue sur la planète rouge est révolue depuis longtemps.
En 2024, la sonde Mars Express de l’Agence spatiale européenne (ESA) a photographié une remarquable diversité de reliefs émergeant de l’épaisse couche de givre hivernal à l’approche du printemps dans la région polaire sud de Mars. Certaines de ces formations apparaissent remarquablement sombres par rapport à la glace environnante, ce qui leur vaut le surnom de terrain mystérieux.
Les calottes polaires saisonnières de Mars sont principalement composées de glace de dioxyde de carbone mélangée à de la glace d’eau. Au printemps, la glace se sublime partiellement (passe de l’état solide à l’état gazeux), libérant d’importantes quantités de gaz dans la fine atmosphère martienne. À l’automne, la vapeur se condense à nouveau et les calottes polaires s’étendent. À la fin de l’hiver, elles peuvent atteindre le 55e parallèle, ce qui correspond approximativement aux frontières sud de l’Écosse et du Danemark dans l’hémisphère nord, selon le service de presse de l’ESA.
Ce cycle de gel-dégel engendre une variété de formations géologiques intéressantes, dont plusieurs sont visibles sur ces images de la région d’Austral Scopuli, située près du pôle Sud martien. Ces images ont été prises par la caméra stéréo haute résolution (HRSC) à bord de Mars Express le 2 avril 2024, au printemps de l’hémisphère sud.
La partie gauche de l’image principale est dominée par une épaisse couche de sédiments stratifiés exposés, formés par la congélation de couches de glace contenant des quantités variables de poussière. La partie droite de l’image principale montre la surface lisse de ces sédiments polaires stratifiés.
Une zone sombre domine le centre de l’image. Initialement appelée «zone mystérieuse», on ignorait pourquoi ces formations émergentes étaient beaucoup plus sombres que le reste de la calotte glaciaire. Les chercheurs comprennent désormais mieux les processus à l’œuvre dans cette région dynamique.
Reliefs périglaciaires en perspective. ESA
Un zoom sur la zone sombre de l’image principale révèle que la surface est recouverte d’un motif de polygones de tailles variables. Chaque polygone est délimité par des creux ou des crêtes, et parfois, ces creux retiennent du givre brillant.
Pour une étude plus détaillée du relief polygonal, nous pouvons examiner des images à plus haute résolution obtenues par la sonde Trace Gas Orbiter de l’Agence spatiale européenne. Bien que l’exemple présenté ici (ci-dessus) provienne d’une autre région des latitudes australes de Mars, il illustre parfaitement la présence de glace résiduelle sur les bords des polygones à l’intérieur et autour du cratère d’impact par une froide matinée de printemps.
Sur Terre, ce type de motif est un phénomène périglaciaire courant dans les régions arctiques et antarctiques, indiquant généralement la présence de glace d’eau dans le sol. Le terme « périglaciaire » désigne les régions et les processus où les climats froids favorisent l’évolution des reliefs et des paysages. Ces polygones se forment par des cycles de gel et de dégel de la glace souterraine sur des années, voire des siècles. L’étude de motifs similaires sur Mars pourrait aider les chercheurs à reconstituer l’histoire climatique de la planète.
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L’image révèle, à de nombreux endroits, des dépôts clairs et sombres en forme d’éventail. Leur épaisseur varie de quelques dizaines à plusieurs centaines de mètres, et ils sont orientés selon les vents dominants.
Au début du printemps, lorsque la lumière du soleil pénètre une couche translucide de dioxyde de carbone, elle réchauffe la surface sous-jacente. La glace située au fond de cette couche commence à se sublimer, formant des poches de gaz. La pression augmente et la couche supérieure de glace se fissure soudainement. Des jets de gaz jaillissent à la surface, emportant avec eux une poussière noire provenant des profondeurs. Cette poussière retombe sur la surface, dessinant des motifs déterminés par la direction des vents dominants.
Ce procédé est similaire à celui qui crée les structures «en forme d’araignée» visibles sur une autre image publiée par Mars Express.
Reliefs périglaciaires en perspective. ESA
Une fois que la matière sombre s’est déposée à la surface de la glace, une seconde phase d’interaction entre la glace et une nouvelle couche de poussière commence.
La matière sombre absorbe davantage de lumière solaire que la glace plus claire et plus réfléchissante. Elle réchauffe donc la glace sur laquelle elle se dépose, ce qui provoque l’enfoncement progressif des particules sombres. Ce phénomène accélère simultanément la sublimation, créant ainsi un trou. De la glace fraîche située sous le trou est alors exposée, ou bien du givre peut se condenser sur les particules sombres qui descendent, formant ainsi un éventail clair à la place du cône sombre initial.
Ce phénomène n’est observé qu’au printemps. Une fois la couche de glace translucide saisonnière complètement sublimée, les cônes alluviaux deviennent indiscernables de la surface sous-jacente.
C’est la longévité de missions comme Mars Express, qui s’est mise en orbite autour de la planète rouge en 2003, qui permet d’observer les changements saisonniers sur de nombreuses années et de mieux comprendre des caractéristiques autrefois mystérieuses.
Outre l’étude des calottes glaciaires de la planète, la caméra HRSC a révélé toute la diversité des caractéristiques géologiques de Mars : des crêtes et vallées sculptées par le vent aux dolines karstiques sur les flancs de volcans colossaux, en passant par les cratères d’impact, les failles tectoniques, les chenaux fluviaux et les anciens lacs de lave. Grâce à un ensemble de huit instruments, Mars Express cartographie également les minéraux de la planète, étudie la composition et la circulation de son atmosphère, explore les profondeurs de sa croûte et analyse l’environnement martien. Tout au long de sa mission, le programme s’est avéré extrêmement fructueux, dressant un tableau bien plus complet et précis de notre voisine planétaire qu’auparavant. La caméra stéréo haute résolution (HRSC) de Mars Express a été développée et est exploitée par le Centre aérospatial allemand (DLR).
En 2026, on a découvert que la glace d’eau au pôle Nord de Mars n’est pas aussi poussiéreuse que les planétologues le pensaient, ce qui pourrait modifier notre compréhension du climat passé et présent de la planète rouge. Ceci, à son tour, pourrait nous aider à déterminer si Mars était habitable par le passé.
Lorsque de la poussière est présente dans la glace, elle agit comme un isolant, absorbant la lumière solaire et provoquant ainsi la fonte ou la sublimation de la glace selon la pression atmosphérique. Des estimations antérieures suggéraient que la glace d’eau de la calotte polaire nord de Mars et des régions polaires adjacentes contenait jusqu’à 25% de poussière en masse.
«On sait qu’il y a de la glace d’eau autour du pôle Nord de Mars, mais les avis divergent quant à la quantité de poussière présente dans cette glace», explique Aditya Khuller, de l’Université de Washington. «Si elle est poussiéreuse, la glace sera plus sombre. De même qu’un t-shirt foncé paraît plus chaud au soleil, la glace poussiéreuse sur Mars se réchauffe et s’évapore plus rapidement.»
Cependant, une nouvelle analyse menée par Khuller et son doctorant Pari Mohan, à l’aide d’une méthode alternative, a révélé que la glace ne contient que 3% de poussière en masse. Cela signifie que la glace absorbe moins de lumière solaire, réduisant ainsi la quantité de glace s’évaporant dans l’atmosphère martienne, et qu’elle réfléchit également davantage de lumière solaire vers l’espace, car elle est plus pure et donc plus brillante. Les résultats de Khuller et Mohan ont été publiés le 8 septembre 2026 dans la revue npj Space Exploration.
Ces images de la sonde Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) de la NASA montrent l’expansion d’une puissante tempête de poussière sur Mars à la mi-2018. Les rovers à la surface sont indiqués par des icônes. NASA/JPL-Caltech/MSSS
La réflectivité d’une planète s’appelle son albédo, et plus la lumière du soleil est réfléchie, moins elle est retenue pour réchauffer Mars, qui a besoin de toute la chaleur possible car elle se situe à la limite extérieure de la zone habitable du système solaire.
Cette nouvelle conclusion découle du constat de Khuller que la méthode utilisée jusqu’alors par les planétologues pour déterminer les propriétés de la glace d’eau sur Mars n’était pas optimale. Cette méthode, fondée sur les propriétés du régolithe lunaire, s’est avérée inexacte lorsqu’appliquée à la glace terrestre. Si elle décrit mal les propriétés de la glace terrestre, est-elle réellement adaptée à la détermination des propriétés de la glace martienne?
Khuller et Mohan ont donc utilisé une méthode éprouvée mise au point par Steve Warren, professeur émérite à l’Université de Washington.
«Ses méthodes sont utilisées avec succès depuis des décennies pour étudier la neige et la glace sur Terre», a déclaré Khuller. «J’ai donc pensé qu’il serait intéressant d’adapter ces méthodes éprouvées sur Terre à Mars.»
Khuller et Mohan ont effectué des calculs et conclu que la glace au pôle Nord de Mars n’était pas aussi poussiéreuse que les modèles précédents l’avaient prédit. Les deux pôles de Mars possèdent des calottes glaciaires recouvertes de givre composé de glace de dioxyde de carbone en hiver.
Au pôle Sud, cette couche atteint plusieurs dizaines de mètres d’épaisseur, tandis qu’au pôle Nord, elle est plus mince, d’environ un mètre. En été, cette glace de dioxyde de carbone se sublime dans l’air, et au pôle Nord, ce phénomène est plus rapide en raison de la relative finesse de la couche de dioxyde de carbone. Cela expose la calotte glaciaire sous-jacente, plus stable.
On appelle cela la calotte résiduelle polaire nord, qui repose sur de nombreuses couches de dépôts de glace de plusieurs kilomètres d’épaisseur, certaines plus poussiéreuses que d’autres, connues collectivement sous le nom de dépôts stratifiés polaires nord. Cette calotte résiduelle est simplement la couche active la plus récente de ce que Khuller appelle le « sandwich de crème glacée ».
Vue du pôle Nord de Mars et de sa glace d’eau, qui semble moins poussiéreuse qu’on ne le pensait. ESA/DLR/FU Berlin ; Équipe scientifique NASA MGS MOLA
Les différentes couches de glace de cette « structure en sandwich » contiennent des quantités variables de poussière, les couches les plus sales étant intercalées entre des couches plus propres. Selon la couche exposée à l’air à ce moment-là, cela aurait eu des effets différents sur le climat martien. La couche résiduelle actuelle semble pauvre en poussière, contribuant ainsi au froid martien. Toutefois, ces différences pourraient même se manifester à l’échelle annuelle en raison de l’apparition et de la disparition du givre de dioxyde de carbone.
Des satellites en orbite, tels que Mars Express de l’agence européenne et Mars Reconnaissance Orbiter et Mars Odyssey de la NASA, ont cartographié la surface martienne, notamment ses calottes polaires. Ces observations ont révélé des variations saisonnières de la luminosité de ces calottes glaciaires, dues à l’accumulation puis à la sublimation de la glace de dioxyde de carbone.
«En étudiant l’évolution de la luminosité au fil du temps, nous avons constaté que du givre se forme en hiver et que la surface est plus poussiéreuse», a déclaré Khuller. «En été sur Mars, il disparaît, laissant apparaître une glace plus propre et plus ancienne.»
Il pourrait également y avoir un lien avec des environnements potentiellement habitables sur Mars. Par le passé, lorsque les couches les plus poussiéreuses de la calotte glaciaire polaire étaient exposées, elles absorbaient suffisamment de lumière solaire pour faire fondre la couche de glace sous-jacente. Cela aurait créé des bassins d’eau liquide, riches en nutriments provenant de la poussière.
Sur Terre, les flaques peu profondes d’eau de fonte poussiéreuse regorgent généralement de microbes qui entrent en dormance lorsque l’eau regèle en hiver, puis se réactivent lorsque la glace fond en été.
Ainsi, les calottes glaciaires de Mars pourraient constituer un habitat idéal pour la vie microbienne, mais jusqu’à présent, nous n’avons détecté aucune forme de vie sur la planète rouge.
«Il est intéressant de constater que Mars et la Terre présentent des couches similaires de glace d’eau et de poussière», a déclaré Khuller. «Pourquoi y a-t-il de la vie sur l’une et pas sur l’autre?»
Une étude de 2026 suggère que la découverte d’eau utilisable sur Mars pourrait bientôt nécessiter un outil inattendu : des drones équipés de radars qui volent juste au-dessus de la surface pour scruter le sous-sol d’une manière inaccessible aux orbiteurs.
Des chercheurs de l’Université d’Arizona ont démontré qu’un radar à pénétration de sol embarqué sur un drone permet de cartographier avec une précision remarquable les glaciers enfouis sur Terre, offrant ainsi un modèle pour l’application de méthodes similaires sur Mars. Selon l’université, les travaux ont porté sur des glaciers d’Alaska et du Wyoming, très semblables aux dépôts de glace recouverts de débris que l’on trouve sur la planète rouge. Les résultats de cette recherche ont été publiés le 24 mars 2026 dans le Journal of Geophysical Research: Planets.
Cette image stéréoscopique, prise par la caméra HiRISE de la sonde Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA, montre la formation d’un écoulement visqueux dans la région de Deuteronilus Mensae, qui contiendrait d’importantes quantités de glace. HiRISE/CTX
«Pour décider où forer sur Mars, nous devons savoir si la glace que nous recherchons a une épaisseur inférieure à un mètre ou de dix mètres», a déclaré Roberto Aguilar, auteur principal de l’étude et doctorant au Laboratoire de recherche lunaire et planétaire de l’Université d’Arizona, dans un communiqué. «C’est précisément le type d’information qu’un système embarqué sur drone pourrait fournir.»
Depuis des décennies, les missions martiennes s’appuient sur des instruments radar orbitaux, tels que le radar à ouverture superficielle SHARAD (Shallow Aperture Radar Augmentation) à bord de la sonde Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA, pour détecter la glace souterraine. Ces systèmes ont confirmé la présence de vastes dépôts de glace d’eau sous des couches de roche et de poussière, notamment aux latitudes moyennes. Cependant, si les orbiteurs peuvent détecter d’importants dépôts de glace, ils peinent à déterminer des détails plus précis près de la surface, comme la profondeur exacte de la glace et l’épaisseur des débris qui la recouvrent, a expliqué Aguilar dans un communiqué.
Cette limitation est cruciale. Pour les missions futures, savoir si la glace est enfouie sous un mètre de débris meubles ou sous des dizaines de mètres de matériaux solidifiés pourrait déterminer si elle sera accessible.
Un drone de recherche équipé d’un radar à pénétration de sol décolle pour un vol de reconnaissance au-dessus du glacier rocheux de Galena Creek, dans le Wyoming. Michael Daniel
L’étude démontre que les radars embarqués sur drones peuvent combler cette lacune. En survolant à basse altitude les glaciers d’Alaska et du Wyoming, les chercheurs ont cartographié l’épaisseur de la glace, découvert des couches de débris de quelques mètres seulement et révélé des structures internes au sein de la glace. Ces résultats ont été confirmés par des mesures de terrain effectuées lors de fouilles et de forages, ainsi que par modélisation, confirmant que les signaux radar provenaient bien de sous les débris.
Sur Mars, des systèmes similaires pourraient explorer la glace enfouie et cartographier les débris qui la recouvrent, révélant ainsi des détails invisibles depuis les orbiteurs. Au lieu de forer à l’aveuglette, les responsables de la mission pourraient cibler les zones où la glace est la plus proche de la surface, obtenant ainsi une meilleure compréhension de son épaisseur et de sa répartition.
«Nous savions déjà comment fonctionnait le radar à pénétration de sol, mais c’était la première fois que nous l’installions sur des drones et testions ses applications pratiques», a déclaré Aguilar dans un communiqué. «Nous avons notamment déterminé l’altitude et la vitesse de vol optimales du drone, l’importance de voler dans le sens du mouvement des glaciers et comment garantir un alignement correct du radar pour la détection de la glace.»
Plutôt que de remplacer les orbiteurs ou les rovers, les drones pourraient vraisemblablement jouer un rôle d’éclaireurs intermédiaires dans une stratégie d’exploration à plusieurs niveaux : les orbiteurs cartographient de vastes régions, les drones affinent ces cartes haute résolution et les missions au sol effectuent des forages et des analyses. Cette approche permettrait de réduire les risques et d’accroître l’efficacité en orientant les missions vers les zones les plus prometteuses.
Sur fond de ciel bleu, un drone équipé d’un radar à pénétration de sol décolle du glacier rocheux de Galena Creek, dans le Wyoming. Jack W. Holt
Les implications vont bien au-delà de la logistique. La glace d’eau sur Mars constitue à la fois une archive scientifique des conditions climatiques passées et une ressource potentielle pour les futurs astronautes, fournissant eau potable, oxygène et ressources agricoles. Le choix des sites appropriés pourrait également accroître les chances de découvrir des traces de vie passée.
L’idée s’inspire du projet d’hélicoptère Ingenuity de la NASA, qui a démontré la possibilité d’un vol contrôlé dans la fine atmosphère de Mars et a ouvert la voie à des plateformes de recherche scientifique aéroportées plus avancées.
«Nous faisons le lien entre les observations orbitales actuelles et un avenir plus lointain, lorsque des astronautes se poseront sur Mars et effectueront des observations depuis la Terre», a déclaré Aguilar dans un communiqué. «Cela nous donne l’opportunité d’étudier les glaciers dès maintenant, depuis les airs.»
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L’étude ne propose pas de remplacer les architectures de mission existantes, mais plutôt de les améliorer grâce à des systèmes d’imagerie aérienne qui rendront les relevés plus précis et adaptables. En s’inspirant des méthodes utilisées pour l’étude des glaciers au sol, les scientifiques rendent la détection de la glace enfouie beaucoup plus concrète pour les futures explorations martiennes.
Mais les glaciers martiens soulèvent encore de nombreuses questions. Par exemple, la sonde Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) de la NASA a réexaminé un mystérieux objet enfoui sous des milliers de mètres de glace au pôle Sud de la planète rouge et a soulevé de nouvelles interrogations. Dans une étude récente, des scientifiques, à partir de données obtenues grâce à une technologie radar innovante, ont conclu que cette zone martienne, supposée être un lac souterrain, est en réalité très probablement une couche de roches et de poussière.
La découverte d’un lac présumé en 2018 a suscité un vif intérêt scientifique, l’eau étant étroitement liée à la vie dans le système solaire. Bien que des données récentes indiquent qu’il ne s’agit pas d’un lac sous la surface de Mars, elles suggèrent que la même méthode radar pourrait être utilisée pour rechercher des ressources souterraines ailleurs sur Mars, ouvrant ainsi la voie à de futures explorations. Selon le service de presse de la NASA, les résultats de l’application de cette technologie radar avancée en 2025 ont démontré une amélioration des observations du sous-sol martien.
L’article, publié dans Geophysical Research Letters le 17 novembre 2025, a été préparé par deux scientifiques travaillant sur l’instrument SHARAD (Shallow Radar) de MRO, Gareth Morgan et Tan Putzig, qui sont respectivement à l’Institut des sciences planétaires de Tucson, en Arizona, et de Lakewood, au Colorado.
Les observations ont été réalisées par MRO grâce à une manœuvre spéciale consistant en une rotation de 120 degrés du vaisseau spatial. Cette rotation accroît la puissance du radar SHARAD, permettant au signal de pénétrer plus profondément sous terre et d’obtenir une image plus nette du sous-sol. Ces « très grandes rotations » se sont révélées si efficaces que les scientifiques souhaitent les utiliser dans des zones déjà observées où de la glace enfouie pourrait être présente.
Sur cette représentation conceptuelle de la sonde Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA, qui orbite autour de la planète rouge depuis 2006, une antenne se détache de sa coque, telle une moustache. Cette antenne fait partie de SHARAD, un radar conçu pour observer la surface de Mars. NASA/JPL-Caltech
Morgan, Putzig et d’autres membres de l’équipe SHARAD ont tenté à plusieurs reprises, sans succès, d’explorer la zone soupçonnée d’abriter le lac enfoui. Les scientifiques se sont alors associés à l’équipe des opérations du vaisseau spatial du Jet Propulsion Laboratory de la NASA, en Californie du Sud, qui gère la mission, afin d’étudier la possibilité d’une rotation de très grande ampleur.
L’antenne radar étant située à l’arrière de MRO, le corps de la sonde obstrue sa vue et réduit la sensibilité de l’instrument. Après d’importants travaux, les ingénieurs du JPL et de Lockheed Martin Space à Littleton, dans le Colorado, qui ont construit et exploitent le vaisseau spatial, ont mis au point des commandes pour une rotation de 120 degrés – une technique exigeant une planification minutieuse pour garantir la sécurité du vaisseau – afin de diriger la majeure partie du signal SHARAD vers la surface.
Le 26 mai 2025, SHARAD a effectué un très grand roulage pour finalement capter un signal dans la zone cible, qui s’étend sur environ 12,5 miles (20 kilomètres) et est cachée sous une couche de glace d’eau de près de 1 mile (1 500 mètres) d’épaisseur.
Lorsqu’un signal radar se réfléchit sur les couches du sous-sol, l’intensité de sa réflexion dépend de la composition de ces couches. La plupart des matériaux transmettent ou absorbent le signal, ce qui affaiblit le signal réfléchi. L’eau liquide est unique en ce qu’elle crée une surface hautement réfléchissante, transmettant un signal très puissant (imaginez la lumière d’une lampe torche projetée sur un miroir).
Cette carte montre la zone approximative où la sonde Mars Express de l’ESA a détecté un signal en 2018, que les scientifiques de la mission ont interprété comme provenant d’un lac souterrain. Les lignes rouges indiquent la trajectoire de la sonde Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA, qui a survolé directement la zone cible ainsi que la région environnante. Institut des sciences planétaires
Ce signal précis a été détecté dans cette région en 2018 par une équipe de chercheurs utilisant l’instrument MARSIS (Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionospheric Sounding) à bord de la sonde Mars Express de l’Agence spatiale européenne (ESA). Pour expliquer comment une telle étendue d’eau pouvait rester liquide sous la glace, les scientifiques ont émis l’hypothèse qu’il pourrait s’agir d’un lac salé, car une forte concentration en sel peut abaisser le point de congélation de l’eau.
«Nous surveillons cette zone avec SHARAD depuis près de 20 ans, mais nous n’avions jamais rien observé à de telles profondeurs», a déclaré Putzig. Cependant, lorsque MRO a effectué une inclinaison importante au-dessus de la zone, l’équipe a pu observer beaucoup plus profondément. Et au lieu du signal brillant détecté par MARSIS, SHARAD a détecté un signal faible. Une autre observation, réalisée avec une inclinaison importante dans une zone voisine, n’a révélé aucun signal, ce qui suggère qu’un phénomène unique est à l’origine de ce signal radar étrange, précisément là où MARSIS l’a détecté.
«L’hypothèse du lac a suscité de nombreuses idées intéressantes, ce qui est le propre des découvertes scientifiques passionnantes», a déclaré Morgan. «Et même si ces nouvelles données ne mettront pas fin au débat, elles rendent beaucoup plus difficile de soutenir l’idée d’un lac d’eau liquide.»
Au pôle Sud de Mars, la calotte glaciaire recouvre un paysage fortement cratérisé, et la plupart des images radar de la région située sous la glace révèlent de nombreux pics et vallées. Morgan et Putzig ont suggéré que le signal brillant détecté à cet endroit par MARSIS pourrait simplement correspondre à une zone plane exceptionnelle, peut-être une ancienne coulée de lave.
Cette image de la calotte glaciaire du pôle Sud martien a été prise le 25 février 2015 par la sonde Mars Express de l’Agence spatiale européenne. Trois ans plus tard, la sonde a détecté un signal provenant d’une région située à droite de la calotte glaciaire, que les scientifiques ont interprété comme étant celui d’un lac souterrain. ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO
Les deux scientifiques étaient enthousiastes à l’idée d’utiliser la méthode des très grandes orbites pour réexaminer d’autres régions de Mars présentant un intérêt scientifique certain. L’une d’elles est Fossa Medusa, une vaste formation géologique située à l’équateur martien et qui ne laisse que très peu de traces de radar. Si certains scientifiques pensent qu’elle est constituée de couches de cendres volcaniques, d’autres estiment que d’immenses gisements de glace pourraient se trouver en profondeur dans ces couches.
«Si c’est de la glace, cela signifie qu’il y a beaucoup d’eau près de l’équateur martien, ce qui est un meilleur endroit pour envoyer des humains», a déclaré Putzig. «Comme l’équateur est exposé à davantage de lumière solaire, il y fait plus chaud, ce qui est idéal pour que les astronautes puissent y vivre et y travailler.»
Le Jet Propulsion Laboratory de la NASA, situé en Californie du Sud, gère le Centre de maintenance et de réparation martien (MRO) pour la Direction des missions scientifiques de l’agence à Washington, D.C., dans le cadre du Programme d’exploration de Mars de la NASA. La société Lockheed Martin Space, basée à Denver, a construit le MRO et assure son fonctionnement. Le système SHARAD a été fourni à la mission MRO par l’Agence spatiale italienne (ASI).
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