Le lac du cratère Gale, une énigme porteuse d’espoir

_{Article issu du bulletin APM n°62 de Janvier 2015, rejoignez APM pour recevoir les bulletins dès leur parution.}

La NASA déduit de son exploration du cratère Gale par le rover Curiosity que cette formation a été occupée à de multiples reprises et sur une très longue période par un grand lac (déclaration d’Ashwin Vasavada, Deputy Project Scientist pour MSL, datée du 8 décembre 2014). Cela ne concorde pas avec notre compréhension de l’histoire de Mars mais renforce l’hypothèse de conditions favorables à l’émergence de la vie dans un passé lointain.

Juste après que le rover Curiosity se soit posé dans le cratère Gale, on a pu constater qu’il y avait eu un écoulement d’eau important depuis les remparts extérieurs du cratère. Les galets et graviers accumulés dans le lit témoigne que cet écoulement, un torrent plutôt qu’un ruisseau, a charrié, émoussé, arrondi des pierres sur une période de plusieurs milliers d’années. On a ensuite observé (Pahrump Hills, début décembre) une stratification en couches très minces, témoignage de sédimentation lente de particules fines au fond d’un lac et, entre les deux, à la rencontre des eaux vives et des eaux calmes, une sédimentation d’éléments grossiers(commençant par de lourdes plaques de grès) puis s’affinant, constituant un delta orienté en pente vers le Mont Sharp, au centre du cratère. On a pu observer plusieurs deltas de ce type et on en a déduit logiquement que ces caractéristiques se retrouvent tout autour du cratère.

L’interprétation qui en est donnée par les scientifiques de la mission (dirigés par John Grotzinger du CalTech) est une alternance de périodes humides et de périodes sèches, avec un déséquilibre progressivement de plus en plus important en faveur des secondes au fur et à mesure que l’histoire géologique se déroulait. Lors des périodes humides, les rivières, provenant probablement de la fonte des neiges, érodaient les remparts pour remblayer le fond du cratère (155 km de diamètre) et en fonction de la durée de ces périodes constituaient au centre ou, tardivement, autour du centre, un ou des lacs plus ou moins important(s). Les périodes de sécheresses permettaient la consolidation des sédiments qui, transformés en roches, étaient recouverts par des sédiments « frais » lors de la période humide suivante. Cela permit au sol du cratère de remonter progressivement de plusieurs km. Le ou les lacs successifs n’ont jamais été très profond(s) mais ils devaient périodiquement recouvrir l’ensemble du fond du cratère (pour expliquer l’homogénéité en fonction de l’altitude des couches géologiques du Mont Sharp). Ils devaient aussi subsister en partie en sous-sol en tant que nappes phréatiques pendant les périodes de sécheresse, ce qui permettait des résurgences. Comme les périodes de sécheresse devenaient de plus en plus longues, l’érosion éolienne devint un phénomène dominant et recreusa profondément les sédiments précédemment accumulées presque jusqu’au fond d’origine du cratère. Ceci se fit dans un mouvement tournant en conformité avec la configuration du lieu, qui permit l’accumulation au centre résultant en rehaussements progressifs. Ceci expliquerait que le sommet du Mont Sharp culmine si haut par rapport aux remparts du cratère (aujourd’hui ces remparts dominent le fond de quelques 4000 mètres et le sommet du Mont Sharp culmine à 5500 mètres).

Croisement de l’orientation des couches de sédiments (cross-bedding) témoignant du passage d’un courant animé de vaguelettes et de rides, telles qu’on en observe dans les lacs. (doc. NASA/JPL)

Compte tenu d’une part de l’épaisseur des sédiments et d’autre part du creusement de ces sédiments, la durée du processus n’a pu être inférieure à plusieurs centaines de millions d’années d’humidité (avec un maximum de 2 milliards d’années !) et autant de sécheresse.

Cette hypothèse est évidemment très favorable au processus prébiotique qui semble nécessiter non seulement de l’eau sur une « longue » période mais aussi l’alternance de périodes sèches et humides (théorie de Steven Benner). Rien (encore) ne dit cependant que ces conditions d’humidité aient été suffisantes ni non plus que les conditions de température aient été remplies (sur Terre la vie s’est sans doute développée dans un environnement chaud comme celui de certaines dorsales océaniques ou de sources chaudes en surface).

Cette interprétation pose plusieurs problèmes :
(1) l’atmosphère de Mars aurait dû être beaucoup plus dense pour permettre le maintien / la réapparition d’eau liquide sur une période aussi longue (à moins d’une teneur très forte en gaz à effet de serre puissants) ;
(2) la montagne intérieure au cratère Gale (Mont Sharp) semble être plutôt l’exception que la règle parmi les grands cratères. Pourquoi donc le phénomène ne se serait-il produit qu’exceptionnellement ?

Cette « coupe » verticale montre les couches suc-cessives déposées dans le lac et le delta par la rivière qui s’écoulait en cet endroit. (doc. NASA/JPL)

La remontée des pentes du Mont Sharp par Curiosity permettra peut-être d’apporter d’autres observations cruciales pour valider cette hypothèse ( ou poser d’autres questions ? ) mais il faudrait vraisemblablement accéder au sous-sol pour trouver des éléments non détruits par les conditions environnementales très défavorables prévalant en surface (ce que Curiosity ne peut pas faire). Nous ne sommes décidemment qu’au début de la compréhension de cette planète passionnante et, espérons-le, de son exploration.

_{Article issu du bulletin APM n°62 de Janvier 2015, rejoignez APM pour recevoir les bulletins dès leur parution.}