Comment l’eau a transformé les roches du cratère Jezero sur Mars

Mars n’a pas toujours été la planète aride que nous connaissons aujourd’hui. Le cratère Jezero, large de 45 kilomètres, abritait autrefois un lac. Le rover Perseverance, qui s’y est posé en février 2021, tente d’en déchiffrer les traces. Grâce aux sondes en orbite autour de Mars, les scientifiques avaient repéré des carbonates (des minéraux de la même famille que le calcaire, qui se forment souvent dans l’eau) dans une zone appelée « Unité Marginale », près des anciennes rives du lac.

Comme ces minéraux peuvent se former dans les lacs, les chercheurs espéraient y trouver des roches sédimentaires, susceptibles de préserver des traces d’une ancienne vie microbienne. Mais en arrivant dans cette zone en septembre 2023, Perseverance a fait une découverte inattendue.

Des roches magmatiques transformées par l’eau

Au lieu des roches sédimentaires attendues, le rover a découvert des roches ignées, issues du refroidissement du magma. L’analyse de ces roches révèle que l’eau les a transformées à plusieurs reprises.

Selon une étude publiée le 21 septembre dans la revue scientifique Communications Earth & Environment, des eaux souterraines, puis peut-être celles de l’ancien lac, auraient modifié leurs minéraux, avant que des fluides chauds ne circulent à leur tour dans la zone.

« Avant notre arrivée dans l'Unité Marginale, l'hypothèse principale, déduite des observations orbitales, était que le carbonate observé depuis l'orbite s'était formé par interaction avec le lac qui existait dans le cratère Jezero. Mais nous savons maintenant que ce site est devenu une sorte de carrefour pour différentes eaux », explique Candice Bedford, chercheuse à l’université Purdue (États-Unis) et autrice principale de l’étude.

Des traces d’eau différentes selon l’altitude

Pour retracer le passé de la planète rouge, les chercheurs se sont notamment appuyés sur SuperCam, un instrument installé au sommet du mât de Perseverance. Son laser peut viser une roche à plusieurs mètres de distance et produire une petite quantité de plasma, un gaz porté à très haute température qui émet de la lumière. L’analyse de la lumière émise permet ensuite d’identifier les éléments chimiques présents dans la roche.

Au total, plus de 185 cibles rocheuses ont été étudiées dans l’Unité Marginale. Ces roches n’ont pas été transformées de la même façon selon l’altitude. Dans les parties les plus élevées, les roches riches en olivine, un minéral contenant du fer et du magnésium, portent peu de marques d’altération par l’eau.

Plus bas, près de l’ancien fond du lac, les cristaux d’olivine sont au contraire fracturés et les espaces qui les séparent contiennent de la silice (le composant principal du quartz). Ces indices permettent de distinguer au moins trois épisodes liés à l’eau, mais l’étude ne dit pas à quelle époque ils ont eu lieu.

Un passé aquatique en trois épisodes

Des eaux souterraines riches en dioxyde de carbone auraient réagi avec l’olivine, entraînant la formation de carbonates dans les fractures des roches. « Les fractures sont comme des tuyaux, et le carbonate est le “calcaire” martien qui a fini par les boucher », compare Candice Bedford. L’eau de l’ancien lac aurait ensuite contribué à leur transformation, comme le suggère la silice plus abondante sous l’ancienne ligne de rivage.

Enfin, des fluides chauds auraient circulé dans le sous-sol. Dans la partie orientale de la zone, Perseverance a repéré une veine minérale (une fissure remplie de minéraux) d’environ 25 centimètres d’épaisseur, qui s’étire sur plusieurs mètres. Elle renferme notamment de la fluorite, un minéral qui se forme souvent lorsque de l’eau chaude traverse des roches volcaniques.

Comme le dit Candice Bedford, « les découvertes de l’Unité Marginale sont importantes car le cratère Jezero se situe au cœur de l’un des plus grands affleurements de carbonate sur Mars. Ce que nous apprenons ici a donc une portée qui dépasse largement ce cratère. »

Ces résultats pourraient ainsi aider à reconstituer l’évolution du climat martien et à mieux comprendre où et quand la planète rouge a pu offrir des conditions favorables à la vie.

Source : Communications Earth & Environment