Il pourrait y avoir deux réservoirs d’eau souterraine chimiquement différente sur Mars

Bien que globalement asséché et apparemment sans vie actuellement, Mars fut, dans un très lointain passé et selon les meilleures estimations, luxuriante et détrempée.

L’histoire de cette eau est encore en cours de reconstitution, et des scientifiques planétaires viennent de découvrir qu’au moins deux réservoirs distincts de cette ancienne eau pourraient être préservés sous la surface martienne, avec des signatures chimiques différentes.

Cette découverte indique que, contrairement à la Terre, Mars n’avait probablement pas un seul grand océan global de magma souterrain encerclant la planète entière.

Selon la planétologue Jessica Barnes de l’université d’Arizona :

Beaucoup de personnes ont essayé de comprendre l’histoire de l’eau sur Mars.

D’où vient l’eau ? Combien de temps est-elle restée dans la croûte (surface) de Mars ? D’où vient l’eau de l’intérieur de Mars ? Que peut nous dire l’eau sur la façon dont Mars s’est formée et a évolué ?

Les preuves ont été trouvées dans les roches martiennes. Nous ne pouvons pas exactement nous rendre sur Mars et les récupérer. En effet, à ce jour, nous n’avons même pas effectué de mission robotisée tentant de ramener des échantillons de Mars. Mais parfois, c’est Mars qui vient à nous.

Des météorites détachées de la croûte martienne se dirigent de temps en temps vers la Terre. Dans des laboratoires de la Terre, en utilisant des techniques de pointe, des chercheurs ont soigneusement étudié deux de ces météorites : Allan Hills 84001, découverte en Antarctique en 1984, et Northwest Africa 7034, découverte dans le désert du Sahara en 2011.

La météorite Northwest Africa 7034.  (Institute of Meteoritics UNM)

L’équipe a examiné les isotopes d’hydrogène emprisonnés dans les roches martiennes. Les isotopes sont des variantes d’un élément ayant un nombre différent de neutrons ; le deutérium, également connu sous le nom d’hydrogène lourd, a un proton et un neutron. Le protium, ou hydrogène léger, a un proton et aucun neutron.

L’hydrogène étant l’un des composants de l’eau, le rapport de ces deux isotopes fixés dans les roches peut nous aider à comprendre l’histoire de l’eau dans laquelle ils se trouvaient, c’est comme un fossile d’eau, une empreinte de sa présence qui peut être analysée pour connaître les processus chimiques auxquels elle a été soumise, et ses origines.

Barnes et son équipe ne sont pas les premiers à étudier les isotopes de l’hydrogène dans les météorites martiennes pour essayer d’en savoir plus sur l’eau de la planète. Mais les précédents résultats étaient dispersés et incohérents.

Ici sur Terre, le protium est l’isotope d’hydrogène dominant. C’est vrai pour l’atmosphère (bien qu’il n’y ait pas beaucoup d’hydrogène là-bas), l’hydrogène de l’eau dans les roches et l’eau dans l’océan.

Sur Mars, le deutérium est l’isotope dominant de l’hydrogène dans l’atmosphère, probablement parce que le rayonnement solaire enlève le protium, mais les rapports isotopiques dans les roches testés par les scientifiques vont de ceux de la Terre à ceux de Mars.

Barnes et son équipe ont donc décidé d’examiner de plus près les météorites dont ils savaient avec certitude qu’elles provenaient de la croûte martienne.

Allan Hills 84001, selon des techniques de datation par désintégration radioactive précédemment utilisées, a interagi avec un fluide de la croûte martienne il y a environ 3,9 milliards d’années. Une analyse similaire a déterminé que la Northwest Africa 7034 a interagi avec le fluide il y a 1,5 milliard d’années.

Lorsque Barnes et son équipe ont effectué leur analyse isotopique, ils ont constaté que les deux échantillons avaient des rapports isotopiques similaires, se situant confortablement entre le rapport trouvé dans l’eau de la Terre et celui trouvé dans l’atmosphère martienne. Plus précisément, ce rapport était similaire à celui des jeunes roches analysées par l’astromobile Curiosity sur Mars.

Cela indique que la composition chimique de cette eau est constante depuis environ 3,9 milliards d’années, un résultat complètement inattendu, étant donné les résultats des recherches précédentes

Selon Barnes :

Les météorites martiennes pointent dans toutes les directions, et donc essayer de comprendre ce que ces échantillons nous révèlent réellement sur l’eau dans le manteau de Mars a toujours été un défi.

Le fait que nos données sur la croûte soient si différentes nous a incité à consulter la littérature scientifique et à examiner les données.

Mais lorsque l’équipe a comparé ses résultats avec les recherches précédentes sur les isotopes d’hydrogène dans les météorites du manteau martien (sous la croûte), elle a découvert quelque chose de vraiment surprenant. Les météorites du manteau s’inscrivent dans deux groupes distincts de roches ignées appelées shergottites.

La shergottite enrichie contient plus de deutérium, la shergottite appauvrie en contient moins. Faites la moyenne de leurs deux rapports, et vous obtiendrez le rapport crustal observé dans l’Allan Hills 84001 et la Northwest Africa 7034.

Ces deux signatures chimiques distinctes indiquent deux réservoirs d’eau différents, non mélangés, dans le manteau martien. Ce qui peut signifier que, contrairement à la Terre, un océan global de magma liquide sous le manteau n’a pas homogénéisé la couche supérieure.

Toujours selon Barnes :

Ces deux sources d’eau différentes à l’intérieur de Mars pourraient nous renseigner sur les types d’objets qui étaient disponibles pour se fondre dans les planètes rocheuses intérieures.

Ce contexte est également important pour comprendre l’habitabilité passée et l’astrobiologie de Mars.

L’étude publiée dans Nature geoscience : Multiple early-formed water reservoirs in the interior of Mars et prézsentée sur le site de l’université d’Arizona : A Martian Mash Up: Meteorites Tell Story of Mars’ Water History.