Mars Express trouve des preuves d'un important dépôt d'eau dans la formation Medusae Fossae

Des tas de poussière balayés par le vent ou des couches de glace ? Mars Express de l'ESA a revisité l'une des caractéristiques les plus mystérieuses de Mars pour clarifier sa composition. Ses découvertes suggèrent des couches de glace d’eau s’étendant sur plusieurs kilomètres sous terre – la plus grande quantité d’eau jamais trouvée dans cette partie de la planète.

Cette carte montre la quantité estimée de glace dans les monticules qui forment le MFF, indiquant que les dépôts riches en glace ont jusqu'à 3 000 m d'épaisseur. Crédit : Institut des sciences planétaires/Institution Smithsonian

Il y a plus de 15 ans, Mars Express a étudié la Formation Medusae Fossae (MFF), révélant des dépôts massifs allant jusqu'à 2,5 km de profondeur. D’après ces premières observations, il n’était pas clair de quoi étaient constitués ces dépôts, mais de nouvelles recherches ont désormais une réponse.

"Nous avons de nouveau exploré le MFF en utilisant des données plus récentes du radar MARSIS de Mars Express, et avons découvert que les dépôts étaient encore plus épais que nous le pensions : jusqu'à 3,7 km d'épaisseur", a déclaré Thomas Watters de la Smithsonian Institution, États-Unis, auteur principal des deux. la nouvelle recherche, publiée dans Geophysical Research Letters , et l'étude initiale de 2007. "Il est intéressant de noter que les signaux radar correspondent à ce que nous attendons des couches de glace et sont similaires aux signaux que nous voyons des calottes polaires de Mars, dont nous savons qu'elles sont très riches en glace."

Si elle fondait, la glace enfermée dans le MFF recouvrirait la planète entière d'une couche d'eau de 1,5 à 2,7 m de profondeur : la plus grande quantité d'eau jamais trouvée dans cette partie de Mars, et suffisamment pour remplir la mer Rouge sur Terre.

Couches de glace alternées

Le MFF se compose de plusieurs éléments sculptés par le vent mesurant des centaines de kilomètres de diamètre et plusieurs kilomètres de haut. Situées à la frontière entre les hautes terres et les basses terres de Mars, ces formations constituent probablement la plus grande source de poussière sur Mars et l'un des gisements les plus étendus de la planète.

Localisation de la formation Medusae Fossae sur Mars Crédit : ESA

Les premières observations de Mars Express ont montré que le MFF était relativement transparent au radar et de faible densité, deux caractéristiques que nous observerions dans les dépôts glacés. Cependant, les scientifiques ne peuvent pas exclure une possibilité plus grave : il s'agirait en réalité d'accumulations géantes de poussière, de cendres volcaniques ou de sédiments soufflés par le vent.

"C'est ici qu'interviennent les nouvelles données radar. Compte tenu de sa profondeur, si le MFF n'était qu'un énorme tas de poussière, nous nous attendrions à ce qu'il soit compacté sous son propre poids", explique Andrea Cicchetti, co-auteur du National Institut d'astrophysique, Italie. "Cela créerait quelque chose de bien plus dense que ce que nous voyons réellement avec MARSIS. Et lorsque nous avons modélisé le comportement de différents matériaux sans glace, rien ne reproduisait les propriétés du MFF : nous avons besoin de glace."

Les nouveaux résultats suggèrent plutôt des couches de poussière et de glace, toutes surmontées d’une couche protectrice de poussière sèche ou de cendres de plusieurs centaines de mètres d’épaisseur.

Exploration et collaboration futures

Bien que Mars semble désormais être un monde aride, la surface de la planète regorge de signes indiquant que l'eau était autrefois abondante, notamment des canaux fluviaux asséchés, d'anciens fonds d'océans et de lacs et des vallées creusées par l'eau. Nous avons également découvert d'importantes réserves de glace d'eau sur Mars, comme les énormes calottes polaires, les glaciers enfouis plus près de l'équateur et la glace proche de la surface qui traverse le sol martien.

Des réserves massives de glace près de l'équateur, comme celles soupçonnées de se cacher sous la surface sèche de la MFF, n'auraient pas pu se former dans le climat actuel de la planète. Ils doivent s'être formés à une époque climatique antérieure.

"Cette dernière analyse remet en question notre compréhension de la formation Medusae Fossae et soulève autant de questions que de réponses", déclare Colin Wilson, scientifique du projet de l'ESA pour Mars Express et l'ESA ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO). "Il y a combien de temps ces dépôts de glace se sont-ils formés et à quoi ressemblait Mars à cette époque ? S'il était confirmé qu'il s'agissait de glace d'eau, ces dépôts massifs changeraient notre compréhension de l'histoire climatique de Mars. Tout réservoir d'eau ancienne serait une cible fascinante pour l'homme. ou exploration robotique.

L’étendue et l’emplacement de ces dépôts glacés de MFF les rendraient également potentiellement très précieux pour notre future exploration de Mars. Les missions vers Mars devront atterrir près de l'équateur de la planète, loin des calottes polaires riches en glace ou des glaciers des hautes latitudes. Et ils auront besoin d'eau comme ressource. Trouver de la glace dans cette région est donc presque une nécessité pour les missions humaines sur la planète.

Près de l'équateur de Mars se trouve la Formation Medusae Fossae (MFF), une région fascinante sculptée par le vent qui pourrait être la plus grande source de poussière sur Mars. Lorsque Mars Express a orienté son sondeur radar MARSIS vers le MFF, il a révélé une surprise. Les signaux radar qui ont été renvoyés correspondent à ce que nous attendons de voir des dépôts en couches riches en glace d'eau. Sur cette image, la ligne horizontale blanche sur la carte colorée des hauteurs de la surface de Mars (en haut) montre une étroite étendue de terre qui a été scannée par MARSIS. La fenêtre contextuelle ci-dessous montre les données radar collectées par l'instrument qui révèlent le sous-sol ; plus la zone est lumineuse, plus l'écho radar reçu de cette zone est fort. La ligne blanche couvre deux monticules séparés par une vallée. Ces monticules sont clairement visibles dans les données radar ci-dessous. L'analyse des données radar suggère que sous une épaisse couche de matière sèche (probablement de la poussière ou des cendres volcaniques), les monticules sont remplis de glace d'eau. Crédit : CReSIS/KU/Smithsonian Institution

"Malheureusement, ces dépôts MFF sont recouverts de centaines de mètres de poussière, ce qui les rend inaccessibles pendant au moins les prochaines décennies. Cependant, chaque morceau de glace que nous trouvons nous aide à avoir une meilleure idée de l'endroit où l'eau de Mars s'est écoulée auparavant et de l'endroit où elle s'est écoulée. on peut le trouver aujourd'hui.

Alors que Mars Express cartographie la glace d'eau jusqu'à une profondeur de quelques kilomètres, une vue de l'eau proche de la surface est fournie par l'orbiteur martien TGO. Cet orbiteur transporte l’instrument FREND, qui cartographie l’hydrogène – un indicateur de la glace d’eau – dans le mètre le plus élevé du sol martien. FREND a repéré une zone riche en hydrogène de la taille des Pays-Bas au sein de Valles Marineris sur Mars en 2021 et cartographie actuellement la répartition des dépôts d'eau peu profonde sur la planète rouge.

"Ensemble, nos explorateurs de Mars en révèlent de plus en plus sur notre voisine planétaire", ajoute Colin.

Plus d'informations : Thomas Watters et al, Preuve de dépôts en couches riches en glace dans la formation Medusae Fossae de Mars, Geophysical Research Letters (2024). 

Informations sur la revue : Geophysical Research Letters

Fourni par l'Agence spatiale européenne