De l’eau liquide sur Mars : tout ce qu’il faut savoir en dix questions

Hier soir, la NASA annonçait que, « dans certaines circonstances, de l'eau liquide a été trouvée sur Mars » et qu'elle y est encore présente de nos jours. De notre côté, nous avons décidé de faire le point sur cette découverte à travers dix questions que vous vous êtes peut-être posées.

Mars est la quatrième planète de notre système solaire, placée juste après la Terre et avant Jupiter. Par rapport à la planète bleue, le Centre National d'Études Spatiales (CNES) rappelle qu'il s'agit d'une « petite planète qui est sept fois moins volumineuse et dix fois moins massive ». Conséquence, la gravité y est trois fois plus faible et sa température oscille entre -100 et 0 °C à l'équateur, car elle est plus éloignée de notre Soleil.

Mars : une planète proche de la Terre qui intéresse beaucoup de monde

En dépit de cela, Mars est considérée par certains comme une « jumelle de la Terre » et elle a inspiré de nombreux scénarios de films et de romans de science-fiction, notamment car certains pensent qu'elle aurait pu abriter la vie et/ou que l'on pourrait y installer des colonies à l'avenir.

Plus terre à terre, les scientifiques s'intéressent également de près à Mars afin de percer plusieurs secrets sur son évolution, la présence actuelle ou passée de vie et d'eau. Au cours des dernières décennies, de nombreuses missions sont passées à proximité de la planète rouge, ou se sont posées sur sa surface. Dernière en date, Mars Science Laboratory, dont le célèbre rover Curiosity fait partie. Ce dernier est toujours en activité et envoie d'ailleurs régulièrement de nouvelles données.

La sonde Mars Reconnaissance Orbiter l'observe depuis plusieurs années

Mais hier ce n'était pas ce petit module tout terrain qui était à l'honneur, mais la sonde Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) lancée en 2005 et qui a pour but de cartographier la surface de la planète. Elle dispose pour cela de plusieurs instruments de mesure.

La sonde - Crédit : NASA/JPL -  et sa caméra HiRISE - Crédits : NASA/JPL-Caltech/Ball Aerospace -

Il est d'abord question d'une caméra HiRISE (High Resolution Imaging Science Experiment) prenant la forme d'un télescope de 0,5 m avec une ouverture f/24 capable de prendre des clichés avec une précision de 30 cm/pixel à une distance de 300 km (tous les détails se trouvent ici). On y retrouve également un spectromètre CRISM (Compact Reconnaissance Imaging Spectrometers for Mars) qui opère dans les longueurs d'onde comprises entre 362 et 3920 nanomètres, avec une précision de 18 m à une hauteur de 300 km.

Grâce aux relevés effectués via ces deux composants, la NASA annonce avoir fait une découverte qu'elle a qualifiée de « majeure » : sur Mars, « de l'eau à l'état liquide coule par intermittence », et ce, encore de nos jours.

Donc il y a de l'eau liquide sur Mars... mais on le savait déjà non ?

Suite à cette annonce, certains ont fait part de leur étonnement, voire de leur déception, pour ce qui devait être une annonce importante : « De l'eau sur Mars, pas de quoi fouetter un chat on le savait déjà non ? » En fait, la réponse n'est pas aussi simple qu'un oui ou un non.

Le fait que Mars ait abrité de l'eau dans le passé est un fait établi depuis longtemps. Le CNES explique d'ailleurs que « les dernières missions vers Mars (Mars Exploration Rovers et Mars Express) ont démontré que de l'eau à l'état liquide a bien existé peu après la formation de la planète et pendant quelques millions d'années ». Ce qui est par contre nouveau dans l'annonce d'hier, c'est que l'eau est encore présente maintenant à notre époque et sous sa forme liquide. Là encore ce n'est pas forcément une surprise puisque des travaux allant dans ce sens avaient été publiés il y a plusieurs années de cela.

La principale différence, et pas des moindres, c'est que la présence d'eau n'avait pas été identifiée avec certitude : il ne s'agissait que de fortes hypothèses, ce qui n'est pas du tout la même chose. Interrogé par nos confrères de RTL, François Forget (directeur de recherche au CNRS et spécialiste de l'exploration spatiale) enfonce le clou : « Là, il y a une vraie confirmation. Ce qu'il faut savoir, c'est que sur la planète Mars, on n'a jamais vu de l'eau liquide car elle est vraiment instable ».

Comment les scientifiques sont-ils arrivés à cette conclusion ? 

La question est maintenant de savoir comment les scientifiques ont prouvé la présence d'eau liquide sur Mars. Pour cela, ils ont continué les travaux de 2011 sur lesquels ils s'étaient appuyés pour supposer (très fortement) la présence d'eau liquide sur Mars. Il s'agit de photos réalisées via HiRISE qui montrent des « stries sombres » qui apparaissent et disparaissent au fil des saisons martiennes : elles « se forment à la fin du printemps, se développent durant l'été et disparaissent à l'automne » :

Si les scientifiques pensaient donc qu'il s'agissait d'un phénomène qui est la conséquence d'une « coulée » d'eau liquide, mais rien ne permettait alors de le prouver scientifiquement. Le spectromètre (CRISM) embarqué pourrait aider puisque c'est justement l'une de ses missions, mais sa précision n'était alors pas suffisante pour confirmer ou infirmer cette hypothèse.

Les scientifiques ont donc « rusé », comme l'explique Marion Massé du Laboratoire de planétologie de Nantes à nos confrères du Figaro : « Le problème est que ces coulées sombres qui apparaissent en été sur les pentes chaudes des cratères font au maximum cinq mètres de large, or le spectromètre CRISM avec lequel nous travaillons n'a qu'une résolution de 18 m de large. Il est donc théoriquement très difficile de dire si ce qu'on observe est bien réel ou dû à un artefact ». Celle qui a co-signé l'étude scientifique qui confirme la présence d'eau sur Mars ajoute que son « collègue Lujendra Ohja a résolu cette difficulté en observant le même point à des moments différents, ce qui permet de détecter les variations saisonnières ».

Une confirmation sûre à 100 % de la présence d'eau liquide à la surface ? 

Pour reprendre les mots de François Forget, les travaux publiés donnent-ils une « vraie confirmation » de la présence d'eau à la surface de la planète rouge ? Pas tout à fait pour certains.

Tout le monde ne semble en effet pas d'accord, à commencer par Nicolas Mangold chercheur au Laboratoire de Planétologie et Géodynamique de Nantes et interviewé par Ciel et Espace, un magazine édité par l'Association Française d'Astronomie (AFA) : « La corrélation spatiale entre ces ravines et ces sels est très nette, poursuit le chercheur. C'est donc une belle avancée scientifique. Mais le communiqué de presse a clairement été gonflé, l'effet d'annonce est un peu trop gros ». Il indique par contre que « Certes, il s'agit de la preuve la plus forte que de l'eau coule actuellement sur Mars », tout comme François Forget : « On a pour la première fois un indice très fort d'eau liquide sur Mars ».

Nicolas Mangold donne quelques détails afin d'expliquer sa retenue : « Nous ne sommes pas encore certains qu'elle coule en surface ! Ces ravines pourraient être par exemple créées par des remontées d'eau souterraine juste sous la surface. Et s'il est bel et bien avéré qu'elle coule en surface, ce n'est pas sous la forme de torrents, ni même de petits ruisseaux, c'est sous la forme d'une boue saturée en sel dont il n'existe pas d'équivalent sur Terre, où les conditions climatiques sont très différentes ».

Sur Internet, d'autres spécialistes du sujet « s'amusent » également de cet effet d'annonce de la NASA, dont la journaliste Alexandra Witze, correspondante pour la revue Nature (voir le tweet ci-dessous). D'autres y voient par contre une manœuvre de la NASA afin d'attirer la couverture médiatique à un moment crucial. C'est notamment le cas du spécialiste de l'astronomie Serge Brunier chez BFMTV : « Je ne vous cache pas que le fait que la NASA annonce cette découverte fin septembre n’est absolument pas dû au hasard. On est au moment des grands arbitrages budgétaires pour la NASA qui a besoin d’argent tous les ans à demander à l’administration américaine ».

But if I had a dollar for every story I wrote about water being found on #Mars… (sorry, I did warn you about the crankiness)

— Alexandra Witze (@alexwitze) September 28, 2015

De l'eau liquide alors que la température à la surface oscille entre -100 à 0°C ?

S'il vous reste quelques notions de physique, certains pourraient se demander comment se fait-il que l'on trouve de l'eau liquide alors que la température de la planète ne dépasse généralement pas les 0°C ? La réponse est simple, l'eau n'est pas pure : « La solution, c'est d'ajouter du sel dans l'équation. De la même manière que le sel fait fondre la glace sur les routes en hiver, il peut permettre à l'eau de s'écouler avant qu'elle s'évapore » explique de nouveau Marion Massé, mais à nos confrères du Parisien cette fois-ci.

Dans sa présentation, la NASA rentre plus dans les détails et précise qu'à cause de la pression atmosphérique, l'eau pure à l'état liquide sur Mars ne peut exister qu'entre 0 et 10°C seulement. En dessous elle gèle, au-dessus elle se vaporise. L'agence spatiale confirme que l'eau liquide découverte est en fait d'une saumure (de l'eau très salée) qui ne se transforme en glace qu'à partir de -70°C et qui ne devient un gaz qu'au-delà de 24°C sur Mars. Cette plage de température colle parfaitement avec les observations qui annoncent de l'eau liquide au printemps et en été, avant de disparaitre en automne et en hiver, lorsque la température descend aux alentours de -100°C.

Cette théorie s'emboite parfaitement avec une annonce récente du scientifique Morten Bo Madsen de l'Université de Copenhague (13 avril 2015). Il expliquait en effet que, grâce au Rover Curiosity, « nous avons découvert du perchlorate de calcium dans le sol qui, dans de bonnes conditions, absorbe la vapeur d'eau de l'atmosphère ». Les travaux du Danois ouvrent les portes à la réponse à la prochaine étape qui est de savoir comment l'eau peut se former à la surface de Mars. 

D'où vient-elle cette eau saumâtre ?

Selon les scientifiques, trois hypothèses sont en effet possibles, bien qu'une seule parait actuellement plausible. La première serait que l'eau liquide provienne de la glace qui se trouve sous la surface. Problème pour Marion Massé, « si cette eau gelée fond partiellement tous les étés, il faut qu'elle puisse se reformer l'hiver. Et nous n'avons pas trouvé comment ». Deuxième piste : du « givre » qui se déposerait en hiver. Mais il devrait alors disparaitre au printemps, alors que « les écoulements ont lieu plus tard dans l'année ». Bref, rien de bien probant pour le moment.

Finalement, la scientifique qui a co-signé les travaux précise que « l'hypothèse que nous privilégions s'appelle la déliquescence : les sels absorberaient l'humidité atmosphérique qui se transformerait en liquide ». Elle ajoute néanmoins que « cette explication pose quand même un souci, car il n'y a pas beaucoup d'eau dans l'atmosphère martienne. On favorise quand même cette hypothèse car plusieurs modélisations montreraient que c'est possible ».

Dans tous les cas cette possibilité doit encore être validée. Dans ce but, elle annonce à nos confrères que son équipe tentera de reproduire cette transformation dans un laboratoire avec les mêmes conditions de pression et de température, ce qui « permettrait de valider ou non nos hypothèses ». Dans tous les cas, cela ne remet pas en cause la présence d'eau liquide sur Mars.

De l'eau et donc potentiellement de la vie sur Mars ? 

Souvent, on nous rabâche que l'eau est source de la vie et que partout où il y a de l'eau sur Terre, il y a de la vie. Certes, mais qu'en est-il pour Mars ? Les différents intervenants qui ont pris la parole suite à l'annonce de la NASA restent relativement prudents.

C'est notamment le cas d'Alain Cirou, directeur de la rédaction de Ciel et Espace et de l'Association française d'astronomie (AFA), qui confirme au micro de nos confrères d'Europe 1 que passer de la présence d'eau liquide à celle de la vie « est un pas extrêmement difficile à franchir ».

Même son de cloche pour le chercheur François Forget interrogé par RTL cette fois-ci : « c'est très salé et c'est quelques jours par an ». Ce dernier ne ferme pas totalement la porte et évoque une possibilité inspirée de ce qui se passe en Antarctique où « il y a aussi des habitats saisonniers et les bactéries sont très contentes ». Dans tous les cas, impossible de savoir ce qu'il en est exactement sans des analyses plus poussées.

Rebelote à la NASA : « l'eau est un élément critique. On a maintenant un bon endroit où chercher. On pense que la vie a pu exister dans le passé, mais on ne sait pas si c'est encore le cas. On ne sait même pas comment la vie a commencé sur Terre ». Bref, personne n'en sait rien pour le moment et, dans tous les cas, ce n'était pas l'objet de l'annonce de la NASA d'hier.

Mais alors à quoi pourrait bien servir cette eau ?

Alain Cirou ajoute que « ce que l'on sait sur Terre, c'est que l'eau est intimement associée à la vie parce que l'eau est un diluant, c'est quelque chose qui permet le mélange ». Mais pour le scientifique, plutôt qu'une possible vie sur la planète rouge, ce qui l'interpelle c'est les possibilités que cela ouvre : « si un jour il y a une expédition, et bien on pourra forer et prélever de l'eau pour vivre ».

Et maintenant ?

Une chose est sûre, maintenant que des traces d'eau liquide ont été identifiées sur la surface de Mars, ces fameuses « stries » vont devenir un lieu potentiellement intéressant à visiter, analyser et photographier pour les prochaines missions qui iront sur Mars. « On pourrait imaginer une nouvelle mission en orbite avec un instrument ayant une meilleure résolution que l'outil de Mars Reconnaissance Orbiter. On pourrait aussi faire atterrir un robot à côté des écoulements » explique la scientifique.

Néanmoins, plusieurs questions éthiques se posent, notamment afin d'éviter de « contaminer » les planètes. S'il est généralement admis qu'envoyer un robot dans un endroit sec ne représente pas de danger particulier, il ne pourrait ne pas en être de même avec un milieu liquide ou une bactérie terrienne pourrait se développer. 

Quelles sont les prochaines missions pour Mars ? 

Dans tous les cas, il faudra être patient. En effet, les prochaines missions Exomars sont prévues pour 2016 et 2018 (avec une arrivée à destination le 19 octobre 2016 et en janvier 2019 respectivement). « Cette dernière comportera l'atterrissage d’un véhicule –véritable laboratoire sur roues– à la surface de la planète rouge » explique le CNES.

La première (2016) installera en orbite un satellite baptisé Trace Gas Orbiter (TGO) qui étudiera l'atmosphère et servira de relais pour les communications. De plus, le centre spatial ajoute que « TGO larguera un module démonstrateur d'entrée atmosphérique et de descente sous parachute qui atterrira en douceur à la surface de la planète rouge. L’ESA lui a donné le nom de Schiaparelli en l’honneur du célèbre astronome italien ». De son côté, la « mission de 2018 déposera une plateforme russe et un véhicule européen sur Mars. La plateforme d’atterrissage équipée d’instruments russes et européens prendra des mesures de son environnement pendant une année martienne (687 jours terrestres) ». 

Quelques années plus tard, ce sera au tour de Mars 2020 d'entrer en scène. Cette mission poussée par la NASA déposera également un rover au sol, évidemment bardé de capteurs en tout genre.  Il sera de la taille d'une voiture avec 3 mètres de long par 2,7 mètres de large et 2,2 mètres de haut. Tous les détails se trouvent par ici.

S'intéresseront-elles aux traces d'eau liquide ?

Nos confrères de Sciences et Avenir ont interrogé François Forget afin de savoir si la découverte d'eau liquide allait avoir une influence sur ces trois missions. Sa réponse est sans détour : « Très certainement. Mais pas forcément dans le sens où on l'entend ». Il rejoint en effet Marion Massé et explique que « ces zones RSL sont désormais les pires qui soient car puisqu'il y a de l'eau liquide, il ne faut surtout pas la contaminer. Si une exploration de ces zones est réalisée, cela doit donc être fait avec un robot parfaitement stérile. Or, le processus de stérilisation est très cher et représente une fraction non négligeable du coût d'un rover ».

Pour le directeur de recherche, la question du coût écarterait de l'équation les missions Exomars dont « le budget est déjà très serré ». De plus la précision d'atterrissage ne serait pas suffisante avec une zone elliptique de 120 x 20 km. La situation est par contre différente avec Mars 2020 « qui sera capable de se poser dans une ellipse de 20 km sur 5 et de ramener des échantillons sur Terre pourrait, elle, tenter sa chance ». Encore faut-il que la NASA décide que ce sera le cas. « Rechercher des traces de vie passée peut être tout aussi intéressant que de traquer des formes de vies actuelles », ce qui promet des débats animés tonne-t-il en guise de conclusion.

Sachez enfin que la NASA a mis en ligne l'intégralité de sa conférence de presse d'hier, l'occasion de revenir cette annonce avec les explications et les images proposées par l'agence spatiale :