Le mystère de l'eau de Mars s'approfondit avec les dernières découvertes sur les eaux souterraines

La recherche indique qu'il est ancien Mars La recharge des eaux souterraines était minime et différait considérablement de la dynamique de l’eau sur Terre, affectant notre compréhension de son climat et facilitant les futures missions sur Mars.

Mars était autrefois un monde humide. Les archives géologiques de la planète rouge montrent des traces d'eau coulant à la surface – depuis les deltas des rivières jusqu'aux vallées creusées par des inondations massives.

Mais une nouvelle étude montre que quelle que soit la quantité de pluie tombée sur l'ancienne Mars, une petite partie s'est infiltrée dans l'aquifère des hautes terres du sud de la planète.

Un étudiant diplômé de l'Université du Texas à Austin a fait cette découverte en modélisant la dynamique de recharge des eaux souterraines d'un aquifère à l'aide de diverses méthodes, allant des modèles informatiques aux calculs simples.

Mars en vraies couleurs, capturée par la mission Emirates Mars en août 2021. Photographie : Kevin M. Gill

Recharge des eaux souterraines sur Mars

Quelle que soit la complexité, les résultats ont convergé vers la même réponse : un maigre 0,03 mm de recharge des eaux souterraines par an en moyenne. Cela signifie que partout où la pluie est tombée dans le modèle, seulement 0,03 millimètres en moyenne par an seraient entrés dans l'aquifère et auraient continué à produire les reliefs restants de la planète aujourd'hui.

À titre de comparaison, le taux annuel de recharge des eaux souterraines des aquifères Trinity et Edwards Trinity qui alimentent San Antonio en eau varie généralement de 2,5 à 50 millimètres par an, soit environ 80 à 1 600 fois le taux de recharge de l’aquifère martien calculé par les chercheurs.

Il existe diverses raisons possibles pour expliquer ces faibles débits d'eau souterraine, a déclaré l'auteur principal Eric Hiatt, doctorant à la Jackson School of Geosciences. Lorsqu’il pleuvait, l’eau aurait pu se répandre principalement sur le paysage martien sous forme de ruissellement. Ou peut-être qu’il n’a pas beaucoup plu du tout.

Implications pour le climat et l’exploration de Mars

Ces résultats pourraient aider les scientifiques à limiter les conditions climatiques capables de produire de la pluie au début de Mars. Ils indiquent également un système d’eau complètement différent sur la planète rouge de celui qui existe sur Terre aujourd’hui.

« Le fait que les eaux souterraines ne soient pas un gros problème pourrait signifier que d'autres choses le sont aussi », a déclaré Hiatt. « Cela pourrait exagérer l'importance du ruissellement, ou signifier qu'il n'a pas plu autant sur Mars. Mais c'est fondamentalement différent de la façon dont nous y pensons. » [water] sur la terre. »

Les résultats ont été publiés dans la revue Icare. Les co-auteurs de cet article sont Muhammad Afzal Shadab, doctorant à la Jackson School, et les professeurs Sean Gulick, Timothy Goode et Mark Hess.

L'auteur principal Eric Hiatt, doctorant à l'UT Austin Jackson School of Geosciences, avec un globe martien. Crédit : Université du Texas à Austin/Jackson School of Geosciences

Les modèles utilisés dans l’étude fonctionnent en simulant l’écoulement des eaux souterraines dans un environnement « à l’état stable » où l’entrée et la sortie d’eau dans l’aquifère sont équilibrées. Les scientifiques ont ensuite varié les facteurs influençant l’écoulement – ​​par exemple l’endroit où tombait la pluie ou la porosité moyenne des roches – et ont observé quelles autres variables devraient changer pour maintenir l’état stable et dans quelle mesure ces charges étaient plausibles.

Alors que d'autres chercheurs ont simulé l'écoulement des eaux souterraines sur Mars à l'aide de techniques similaires, ce modèle est le premier à intégrer l'influence des océans qui existaient sur Mars il y a plus de trois milliards d'années dans les bassins Hellas, Argyri et Borealis.

L'étude comprend également des données topographiques récentes collectées par satellite. Hiatt a déclaré que les paysages modernes conservent encore l'une des caractéristiques topographiques les plus anciennes et les plus influentes de la planète : l'extrême différence d'altitude entre l'hémisphère nord – les basses terres – et l'hémisphère sud – les hautes terres – connue sous le nom de Grande Division. Cette division conserve des signes d'eau de fond remontant à la surface dans le passé, alors que les eaux souterraines montaient de l'aquifère vers la surface. Les chercheurs ont utilisé des marqueurs géologiques d’événements d’upwelling passés pour évaluer les résultats de divers modèles.

Grâce à divers modèles, les chercheurs ont découvert un taux moyen de recharge des eaux souterraines de 0,03 millimètres par an, ce qui correspond étroitement à ce qui est connu à partir des archives géologiques.

La recherche ne se limite pas à comprendre le passé de la planète rouge. Cela a également des implications pour l’exploration future de Mars. Comprendre l'écoulement des eaux souterraines peut aider à déterminer où trouver de l'eau aujourd'hui, a déclaré Hiatt. Que vous recherchiez des signes de vie ancienne, essayiez de soutenir les explorateurs humains ou fabriquiez du carburant pour fusée pour revenir sur Terre, il est essentiel de savoir où l'eau est la plus susceptible de se trouver.

Référence : « Recharge limitée de l'aquifère des hautes terres du sud au début de Mars » par Eric Hiatt, Muhammad Afzal Shadab, Sean P. S. Gulick, Timothy A. Jude et Mark A. Hesse, le 9 septembre 2023, Icare.
est ce que je: 10.1016/j.icarus.2023.115774

La recherche a été financée par NASAet l'Institut de géophysique de l'Université du Texas et le Centre UT pour l'habitation planétaire.