L’eau, qui est cachée sous la surface de Mars, a été trouvée par l’instrument FREND du Trace Gas Orbiter (TGO), qui cartographie l’hydrogène – une mesure de la teneur en eau – dans le mètre le plus élevé du sol de Mars.
Alors que l’eau est connue pour exister sur Mars, la plupart se trouve dans les régions polaires froides de la planète sous forme de glace. La glace d’eau ne se trouve pas exposée à la surface près de l’équateur, car les températures ici ne sont pas assez froides pour que la glace d’eau exposée soit stable.
Des missions, dont Mars Express de l’ESA, ont recherché de l’eau proche de la surface – sous forme de glace recouvrant des grains de poussière dans le sol ou enfermés dans des minéraux – à des latitudes inférieures de Mars, et en ont trouvé de petites quantités. Cependant, de telles études n’ont exploré que la surface même de la planète ; des réserves d’eau plus profondes pourraient exister, couvertes de poussière.
Vue d’artiste de l’orbiteur de gaz trace ExoMars 2016 sur Mars. Crédit : ESA/ATG medialab
“Avec TGO, nous pouvons regarder jusqu’à un mètre sous cette couche poussiéreuse et voir ce qui se passe réellement sous la surface de Mars – et, surtout, localiser des “oasis” riches en eau qui ne pouvaient pas être détectées avec les instruments précédents”, explique Igor Mitrofanov. de l’Institut de recherche spatiale de l’Académie des sciences de Russie à Moscou, Russie ; auteur principal de la nouvelle étude ; et chercheur principal du télescope à neutrons FREND (Fine Resolution Epithermal Neutron Detector).
“FREND a révélé une zone avec une quantité inhabituellement élevée d’hydrogène dans le système colossal de canyons de Valles Marineris : en supposant que l’hydrogène que nous voyons est lié aux molécules d’eau, jusqu’à 40 % de la matière près de la surface dans cette région semble être de l’eau. “
La zone riche en eau a à peu près la taille des Pays-Bas et chevauche les vallées profondes de Candor Chaos, une partie du système de canyons considérée comme prometteuse dans notre chasse à l’eau sur Mars.
Suivi des neutrons
Igor et ses collègues ont analysé les observations FREND allant de mai 2018 à février 2021, qui ont cartographié la teneur en hydrogène du sol de Mars en détectant les neutrons plutôt que la lumière.
« Les neutrons sont produits lorsque des particules hautement énergétiques connues sous le nom de « rayons cosmiques galactiques » frappent Mars ; les sols plus secs émettent plus de neutrons que les plus humides, et nous pouvons donc déduire la quantité d’eau dans un sol en regardant les neutrons qu’il émet », ajoute le co-auteur Alexey Malakhov, également de l’Institut de recherche spatiale de l’Académie des sciences de Russie. « La technique d’observation unique de FREND apporte une résolution spatiale bien plus élevée que les mesures précédentes de ce type, nous permettant désormais de voir des éléments aquatiques qui n’avaient pas été repérés auparavant.
L’orbiteur de gaz trace ExoMars (TGO) de l’ESA a découvert de grandes quantités d’eau emprisonnées dans le vaste système de canyons de Mars, Valles Marineris. Crédit : De I. Mitrofanov et al. (2021)
« Nous avons trouvé qu’une partie centrale de Valles Marineris était pleine d’eau – bien plus que ce à quoi nous nous attendions. Cela ressemble beaucoup aux régions de pergélisol de la Terre, où la glace d’eau persiste en permanence sous un sol sec en raison des basses températures constantes.
Cette eau peut être sous forme de glace ou d’eau chimiquement liée à d’autres minéraux du sol. Cependant, d’autres observations nous indiquent que les minéraux observés dans cette partie de Mars ne contiennent généralement que quelques pourcents d’eau, bien moins que ce qu’indiquent ces nouvelles observations. “Dans l’ensemble, nous pensons que cette eau existe plus probablement sous forme de glace”, explique Alexey.
La glace d’eau s’évapore généralement dans cette région de Mars en raison des conditions de température et de pression près de l’équateur. Il en va de même pour l’eau liée chimiquement : la bonne combinaison de température, de pression et d’hydratation doit être là pour empêcher les minéraux de perdre de l’eau. Cela suggère qu’un mélange spécial de conditions encore incertaines doit être présent à Valles Marineris pour préserver l’eau – ou qu’elle est en train de se reconstituer d’une manière ou d’une autre.
Vue d’artiste de Mars Express. L’arrière-plan est basé sur une image réelle de Mars prise par la caméra stéréo haute résolution du vaisseau spatial. Crédit : Image satellite : ESA/ATG medialab ; Mars : ESA/DLR/FU Berlin
“Cette découverte est une première étape étonnante, mais nous avons besoin de plus d’observations pour savoir avec certitude à quelle forme d’eau nous avons affaire”, ajoute le co-auteur de l’étude Håkan Svedhem de l’ESTEC de l’ESA aux Pays-Bas, et ancien scientifique du projet de l’ESA pour le ExoMars Trace Gas Orbiter.
« Quel que soit le résultat, la découverte démontre les capacités inégalées de Les instruments de TGO en nous permettant de « voir » sous la surface de Mars – et révèle un grand réservoir d’eau pas trop profond et facilement exploitable dans cette région de Mars. »
Exploration future
Comme la plupart des futures missions vers Mars prévoient d’atterrir à des latitudes plus basses, la localisation d’un tel réservoir d’eau ici est une perspective passionnante pour une exploration future.
Alors que Mars Express a trouvé des traces d’eau plus profondément sous terre dans les latitudes moyennes de Mars, à côté de profonds bassins de eau liquide sous le pôle sud de Mars, ces réserves potentielles se trouvent jusqu’à quelques kilomètres sous terre, ce qui les rend moins exploitables et accessibles à l’exploration que celles trouvées juste sous la surface.
Vue en perspective de Candor Chasma. Mars Express a pris des clichés de Candor Chasma, une vallée dans la partie nord de Valles Marineris, alors qu’elle était en orbite au-dessus de la région le 6 juillet 2006. Crédit : ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum)
Cette découverte fait également de Valles Marineris une cible encore plus prometteuse pour les futures missions d’exploration humaine sur la planète. Le plus grand canyon du système solaire, Valles Marineris est sans doute le paysage le plus spectaculaire de Mars, et une caractéristique qui est souvent comparée au Grand Canyon de la Terre – bien qu’il s’agisse d’un dix fois plus longtemps et cinq fois plus profond.
« Ce résultat démontre vraiment le succès du programme conjoint ESA-Roscosmos ExoMars », déclare Colin Wilson, scientifique du projet ExoMars Trace Gas Orbiter de l’ESA.
“En savoir plus sur comment et où l’eau existe sur Mars d’aujourd’hui est essentiel pour comprendre ce qui est arrivé à L’eau autrefois abondante de Mars, et aide notre recherche d’environnements habitables, de signes possibles de vie passée et de matériaux organiques des premiers jours de Mars.
TGO a été lancé en 2016 en tant que premier des deux lancements du programme ExoMars. L’orbiteur sera rejoint en 2022 par un rover européen, Rosalind Franklin, et une plate-forme de surface russe, Kazachok, et tous travailleront ensemble pour comprendre si la vie a déjà existé sur Mars.
