De nos jours, l’eau sous forme liquide ne peut plus exister de façon permanente à la surface de Mars car la pression atmosphérique et la température sont trop faibles. Des écoulements intermittents d’eau très salée ont cependant été observés indirectement par la sonde Mars Reconnaissance Orbiter en 2015.
A une époque très reculée, que l’étude des cratères d’impact place autour de quatre milliards d’années, l’atmosphère de Mars était probablement similaire à celle de la Terre et permettait l’existence d’eau liquide en grandes quantités. Les sonde martiennes ont ainsi révélé des formations créées par des rivières, des deltas et des lacs il y a des milliards d’années, et peut-être même les traces d’un ancien océan.
Absence de tectonique des plaques
Les planétologues pensent que la divergence entre Mars et la Terre est liée à la tectonique des plaques.
L’origine de l’atmosphère des planètes telluriques est la libération, par l’intermédiaire des éruptions volcaniques, des gaz contenus dans les roches après la phase de formation. Il s’agit principalement du gaz carbonique (CO2), de l’azote (N2) et de la vapeur d’eau (H2O). Le gaz carbonique va par l’intermédiaire de l’effet de serre réchauffer la planète ce qui peut permettre à l’eau liquide d’exister.
Mais un autre phénomène se produit qui peut tout remettre en cause : les chutes de pluie. Comme l’eau de pluie dissout facilement le gaz carbonique présent dans l’atmosphère, elle peut l’entraîner avec elle et rapidement le réinjecter dans le sol.
L’eau peut ainsi être à l’origine de sa propre perte. En effet, le niveau de gaz carbonique atmosphérique va alors baisser, ce qui entraîne une chute de la température car l’effet de serre perd en intensité, et l’atmosphère devient finalement trop froide pour permettre l’existence d’eau sous forme liquide.
Dans le cas de la Terre, la tectonique des plaques et le volcanisme actif réintroduisent en permanence le gaz carbonique dans l’atmosphère, assurant ainsi l’équilibre et la stabilité que nous connaissons.
Pour Mars, par contre, l’absence de tectonique des plaques empêche le recyclage du gaz carbonique. L’activité volcanique originelle a probablement produit une atmosphère qui subsista pendant quelques dizaines de millions d’année et permit à l’eau liquide de former rivières et vallées, mais l’absence de tectonique des plaques a limité la durée de cette période.
Permafrost et calottes polaires
De nos jours, l’eau existe encore en grandes quantités sur Mars, mais pas sous forme liquide.
Il existe d’abord dans le sous-sol martien une couche de glace d’eau solide appelée le permafrost. Les sondes nous ont par exemple envoyé des images de la surface montrant des résidus de glissements de terrain et les signes d’anciens flots liquides assez importants.
Ces formations ont dû apparaître lorsque cette glace a été réchauffée localement, soit par des volcans, soit par des impacts de météorites, puis a fondu et s’est précipitée vers la surface en entraînant l’effondrement des couches supérieures.
Il y a également de l’eau sous forme de glace dans les régions polaires. Ces dernières sont recouvertes par des calottes blanches dont la taille varie avec les saisons.
En fait, ces calottes d’une épaisseur de l’ordre du mètre sont constituées de deux couches différentes : une calotte de glace d’eau et une calotte de glace de gaz carbonique (ou neige carbonique).
Même en été, la température de Mars est trop basse pour que l’eau fonde et il y a donc une première calotte permanente constituée de glace d’eau. A cela s’ajoute la deuxième calotte constituée de neige carbonique dont l’épaisseur varie avec les saisons.
En été, le gaz carbonique est sous forme gazeuse et ne participe pas à la couverture des pôles. En hiver, le gaz se solidifie et recouvre la première calotte. C’est là l’origine des variations que les astronomes observent depuis longtemps.
Un lac souterrain
La détection d’une masse d’eau sous forme liquide est remarquablement récente puisqu’elle n’a été annoncée qu’en juillet 2018 après des observations de la sonde européenne Mars Express entre 2012 et 2015. Grâce à son radar MARSIS, la sonde a détecté la présence probable d’un lac souterrain sous une couche d’un kilomètre et demi de glaces et de poussières dans la région de Planum Australe près du pôle sud de Mars.
Mis à jour le 12/04/2024 par Olivier Esslinger