On n’avait jamais vu un indice aussi solide : Mars aurait connu un immense océan durable

Que Mars ait abrité de l’eau liquide en surface est aujourd’hui largement admis grâce aux données accumulées par les sondes en orbite et les rovers qui explorent sa surface depuis plusieurs années. Les indices montrent que la planète a connu un passé bien plus chaud et humide, avec de l’eau s’écoulant à sa surface, formant des rivières, des lacs… et peut-être même un vaste océan.

De plus en plus de preuves convergent vers l’existence d’un océan dans le lointain passé de Mars © Vuqar, Adobe Stock

De nombreux indices, mais aussi des incohérences

Les données suggérant l’existence d’un paléo-océan martien s’accumulent en effet depuis plusieurs années : morphologie des chenaux, structures deltaïques, architectures sédimentaires produites par des marées… Cette accumulation d’indices, bien qu’indirects, renforce à chaque fois l’hypothèse d’un ancien océan dans l’hémisphère nord de Mars.

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Les données apportées par les précédentes études ont d’ailleurs permis de tracer une ancienne ligne de rivage. Problème : ce tracé présente d’importantes variations d’élévation. Pour rappel, la surface de l’océan se situe au niveau d’une surface équipotentielle de gravité. Sur Terre, cette surface a été définie comme l’altitude 0. Partout dans le monde, les lignes de côte se trouvent donc à la même altitude. Mais les données martiennes présentent des incohérences : l’altitude des lignes de côtes interprétées d’après les précédentes études varie de plusieurs kilomètres !

Plusieurs propositions ont été avancées pour expliquer cette déviation, notamment l’effet du « true polar wander » qui suggère que l’axe de rotation de Mars aurait basculé, entraînant un déplacement de la croûte et donc la déformation des anciennes lignes de rivage. Une autre hypothèse invoque la déformation crustale liée au volcanisme géant de Tharsis et notamment à la formation d’Olympus Mons, le plus grand volcan du Système solaire. Toutefois, aucune de ces hypothèses n’apparaît totalement satisfaisante, laissant penser à une mauvaise interprétation de ces lignes de rivages, qui pourraient même correspondre à tout autre chose.

Des incohérences qui ont poussé une équipe de chercheurs à effectuer de nouvelles investigations.

À la recherche d’une signature topographique irréfutable

« Si Mars a eu un océan, il s’est asséché il y a très longtemps – peut-être il y a plusieurs milliards d’années, soit plus de la moitié de l’âge de la planète elle-même, explique Michael Lamb, co-auteur d’une nouvelle étude publiée dans Nature. Il n’existe presque rien sur Terre qui soit aussi ancien ; et tout ce qui date de cette époque sur Mars a été érodé pendant des milliards d’années par les vents, les éruptions volcaniques et d’autres phénomènes qui ont effacé les subtiles structures. Nous voulions trouver une caractéristique topographique plus fiable que les lignes de rivage, qui puisse servir de preuve d’un océan ».

Pour identifier ces indices, les chercheurs se sont donc tout d’abord penchés sur la caractérisation des océans terrestres. En réalisant des simulations numériques, ils ont virtuellement asséché les océans de notre Planète pour observer quels éléments topographiques permettraient de prouver, a posteriori, leur existence.

Les modèles ont ainsi montré que la structure la plus reconnaissable n’était pas la ligne de rivage (qui peut varier de façon significative au cours du temps), mais cette vaste bande relativement plate de plusieurs kilomètres de large que l’on appelle la plateforme continentale.

Topographie d’une marge continentale avec la position du plateau continental (continental shelf). © Pduive23, Wikimedia Commons, domaine public

Celle-ci se constitue par accumulation progressive de sédiments, qui viennent former un plateau peu profond. Sa signature géologique est caractéristique et reste relativement stable au cours du temps, cela malgré les variations du niveau marin. Cette structure topographique est, de plus, longue à se former et n’existe pas autour des lacs, ce qui en fait un indice crédible appuyant la présence d’un océan pérenne, présent pendant plusieurs millions d’années.

Les scientifiques ont donc recherché une signature similaire dans la topographie martienne grâce aux données acquises depuis l’orbite. Et ils l’ont trouvée. En la suivant, ils ont pu reconstruire le contour de cet ancien océan, qui aurait recouvert environ un tiers de la planète !

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Seuls des indices directs, provenant par exemple de l’analyse des dépôts sédimentaires, permettront toutefois d’attester de la présence d’un ancien océan martien. Cette bande associée au plateau continental présente d’ailleurs un intérêt majeur pour la recherche d’anciennes traces de vie. Sur Terre, ces zones présentent en effet des conditions favorables pour le développement du vivant.