Cette semaine, je vous présente une étude du Dr. Peter Buhler, chercheur au Planetary Science Institute, de Tucson, Arizona). Cette étude est parue ce mois de Novembre dans le Journal of Geophysical Research (Planets) de l’AGU, sous le titre (traduction) : « Fontes massives à la base de la calotte glaciaire martienne, déclenchées par effondrement atmosphérique, et conduisant à la formation d’un paléo-lac dans le Bassin d’Argyre* recouvert de glace et alimenté par des rivières de 1000 km ». NB : l’auteur aurait dû ajouter « sur un socle planétaire chaud ».
*Le Bassin d’Argyre est, par ses dimensions, le deuxième plus important des cratères d’impact sur Mars, après Hellas Planitia. A noter qu’il est moins profond (5,2 km sous datum, contre 9,5 km).
Cette étude est intéressante car elle illustre parfaitement l’évolution planétaire et l’Evolution en général. Les situations évolutives écrivent une histoire ; elles sont une suite de circonstances et de conjonctions de nombreux facteurs, conjonctions qui sont pratiquement impossibles à reproduire aussi bien quand elles se réalisent que dans leur succession, du fait que « les ingrédients » changent, en nature ou en proportions. Mère Nature « ne repasse pas les plats » (à l’échelle géologique, sauf parfois à très court terme).
Voici l’abstract de l’étude, traduit par mes soins :
« Près de la limite Noachien-Hespérien (il y a environ 3,6 milliards d’années), la majeure partie de l’inventaire en eau du sol proche de la surface de Mars, était probablement gelée dans une grande calotte glaciaire au Sud et l’atmosphère de CO2 de Mars s’était suffisamment appauvrie pour qu’elle commence à s’effondrer périodiquement. L’auteur présente les résultats d’un modèle montrant que la couverture thermique d’une calotte glaciaire d’eau par une calotte glaciaire de CO2 formée lors d’un tel effondrement atmosphérique, devait produire une fonte équivalente à environ 0,2 à 2,0 fois l’inventaire planétaire actuel de l’eau proche de la surface de Mars. L’auteur modélise ensuite l’écoulement en aval, démontrant le développement probable d’un système fluvio-lacustre recouvert de glace avec des rivières de plusieurs milliers de kilomètres, un lac de la taille de la mer Méditerranée, débordant, dans le bassin d’Argyre, et un apport d’eau substantiel à la région de Margaritifer Terra (plus au Nord) et potentiellement Chryse Planitia (vers l’équateur). Cette étude montre qu’un cycle hydrologique stable, entraîné par la fonte des glaces du pôle (max) à l’équateur et la sublimation de l’équateur (max) au pôle, et par le transport atmosphérique vers le pôle, d’une durée de 100.000 à 10.000.000 d’années, a pu se produire plusieurs fois au cours d’une fenêtre d’environ 100.000.000 années, au cours de laquelle la pression atmosphérique était suffisamment basse pour s’effondrer mais aussi pendant laquelle les stocks de CO2 et d’eau et la production de chaleur géothermique étaient suffisamment élevés pour produire une eau de fonte substantielle. La nature de ce cycle hydrologique proposé est cohérente avec les estimations du timing, de la durée et de l’intermittence de l’activité fluviale noachienne-hespérienne (déduites de l’observation). Ainsi, la libération d’eau de fonte déclenchée par l’effondrement atmosphérique a potentiellement joué un rôle important dans l’impulsion intense de l’activité fluviale pendant cette période noachienne-hespérienne : directement pour le système Argyre-Margaritifer-Chryse, et peut-être indirectement pour d’autres bassins versants. Enfin, cette étude démontre que de grandes quantités d’eau peuvent se mobiliser dans un climat froid, entraînées par le même processus d’effondrement atmosphérique qui se perpétue aujourd’hui sur Mars, sans qu’il soit nécessaire d’invoquer de processus de réchauffement tardif. »
Je soulignerais les points suivants :
L’« effondrement » atmosphérique (selon le terme de l’auteur) était provoqué par le redressement de l’axe de rotation de la planète à moins de 30°. L’on sait que Mars, n’étant pas stabilisée comme la Terre par une lune importante, ces variations d’obliquité sont assez fréquentes. Après ce redressement, le CO2 migre* et se concentre pendant la période la plus froide (hiver austral, compte tenu de l’excentricité de l’orbite) au-dessus de la région la plus froide de la planète, son Pôle Sud. Ce gaz est alors entrainé par sa densification (masse/volume) sur laquelle s’exerce la gravité de la planète, vers le sol de celle-ci. Il finit par « précipiter » (densité maximum) et à s’accumuler en glace carbonique. Il recouvre alors les dépôts de glace d’eau qui s’y trouvent déjà (puisque le point de congélation de l’eau survient avant, à une température plus haute, que celle du CO2). Le terme d’effondrement* est justifié par l’importance, relativement à la totalité de l’atmosphère, de la masse de gaz carbonique qui précipite à ces occasions.
*La migration ne se fait évidemment pas en ligne droite mais en spirale (dans chaque hémisphère), compte tenu de la rotation de la planète. A proximité du Pôle elle se termine par des vents cathabatiques très puissants et très chargés en neige carbonique. Dans l’hémisphère nord (et bien sûr pendant l’hiver boréal, c’est à dire une demi-année martienne après), la température n’est le plus souvent pas suffisante pour la constitution d’une couverture de glace carbonique.
La concentration de CO2 au Pôle Sud de Mars (et l’effondrement) est un phénomène constaté encore aujourd’hui mais avec des volumes et des masses bien moindres. A l’époque considérée (transition Noachien-Hespérien, vers 3,6 milliards d’années), l’atmosphère passait de 3 à 1 bars au début, à moins de 0,6 bars (contre 0,006 bars aujourd’hui). On comprend ainsi la différence entre d’une part l’importance des surfaces recouvertes et d’autre part la pression qu’elle pouvait ajouter à « ce qui se trouvait en dessous » (la glace d’eau qui, elle-aussi, était plus abondante).
L’autre moteur du phénomène décrit est la chaleur du socle planétaire. A l’époque, qui se situe beaucoup plus près de la formation de la planète (comme la Terre, vers 4,567 milliards d’années), la chaleur résiduelle de l’accrétion était beaucoup plus élevée qu’aujourd’hui. Du fait de sa masse, Mars (1/10ème de la Terre) s’est refroidie beaucoup plus vite (surtout qu’à l’époque la croûte planétaire était plus mince et le volcanisme très fréquent). Coincée entre la masse importante de la glace carbonique au-dessus (pression) augmentée d’une croûte de glace d’eau (les deux étant séparées par une couche de clathrates pouvant faciliter la mobilisation), et la chaleur relativement élevée de la planète en-dessous, la glace d’eau « n’avait d’autre issue » (si l’on peut dire) que de se liquéfier au contact du sol planétaire. Et elle le faisait d’autant plus qu’elle ne pouvait s’évaporer compte tenu de la couverture de glace carbonique. On a constaté le même phénomène à notre époque au Pôle Sud de Mars où de l’eau liquide (extrêmement salée) a été observée sous la calotte polaire, au contact du socle planétaire. Aujourd’hui, compte tenu de la température très froide de ce socle (entre -75°C et – 69°C), le volume d’eau liquide est très limité, restreint à quelques petits mètres d’épaisseur et ne peut pas « couler » au dehors de sa protection de glace, d’autant que la pression diminue évidemment sur les bords et que la glace arrive alors partout jusqu’au sol. Il n’en était pas de même à la fin du Noachien. La période était bien transitoire et sans lendemain, de par la conjonction des deux facteurs.
Par analogie (caractère transitoire et sans lendemain) on peut penser à l’eau du fond de l’Océan terrestre dont le pH était très faible au début de l’histoire géologique (fin de l’Hadéen, début de l’Archéen), alors que les fumeurs gris au fond de l’Océan rejetaient une eau chargée de minéraux dans un environnement très acide (pH5 ou pH6) riche en gaz carbonique. C’est le différentiel important (d’au moins 4 nombres) de pH entre le flux éjecté et le milieu aqueux récepteur qui facilita les échanges d’électrons entre l’hydrogène de l’eau et le gaz carbonique pour permettre la formation d’énormément de matières organiques. Ce moteur disparut par la suite, du fait même de l’expansion de la Vie et de l’oxygénation (les cyanobactéries). Ce qui existait alors, n’existe plus aujourd’hui du fait même du déroulement du phénomène qui l’a permis.
Sur Mars, à l’époque considérée, l’eau liquéfiée s’écoulait sous la glace d’eau (surmontée de glace carbonique au Pôle ou près du Pôle), amplifiait les anfractuosités du sol, créait des ruisseaux, des rivières et des fleuves et descendait du Sud vers l’équateur où la température montait, la glace se faisait moins épaisse après raréfaction et sublimation de la glace carbonique, le flux d’eau liquide accentuait sa force, jusqu’à rejoindre des zones plus privilégiées en température où la glace d’eau disparaissait totalement et où l’eau s’évaporait*, repartait en altitude sous forme de vapeur pour alimenter un autre cycle : circulation des flux gazeux vers le pôle, formation de glace d’eau, couverture de glace carbonique dans les régions les plus froides, etc…
*évaporation facilitée par la chute de pression atmosphérique générale résultant de la solidification du CO2 au Pôle Sud.
La liquéfaction de la glace d’eau en abondance ne fut plus possible après cette période, du fait du refroidissement de la croûte planétaire. Les diverses réactions chimiques permises par la liquidité de l’eau dans les conditions de températures antérieures ne pouvaient plus avoir lieu. Tout ce qui n’était pas intervenu pendant cette « période de grâce » avait une probabilité beaucoup plus faible de se réaliser.
Cette étude explique bien pourquoi la planète Mars a connu des périodes humides avec des lacs et des fleuves actifs, beaucoup plus longtemps qu’on pouvait le penser, avec des alternances de périodes moins « bonnes » quand l’obliquité de la planète était moins favorable (avec diffusion de la glace en dehors des pôles). On peut en déduire beaucoup de choses, notamment en ce qui concerne l’évolution des matières organiques vers la vie (sur Terre, la vie était déjà apparue, mais il y a 3,6 milliards d’années, elle était encore balbutiante). Mais, n’en déplaise à certains, on ne peut davantage conclure sur les résultats de cette évolution. Car, comme je l’écris souvent, l’automatisme de l’évolution n’a nullement été démontré. Les possibilités peuvent être envisagées mais seules les preuves doivent être reconnues comme réalité. C’est un peu la théorie de Stephan Hawking à la fin de sa vie : Nous ne découvrons pas les Lois qui existent de toute éternité comme dans l’esprit de Platon, c’est l’Univers qui les construit ou les affine à partir des réalisations précédentes et à l’intérieur des contraintes qui en résultent.
Illustration de titre :
Circulation du gaz carbonique explicative de l’écoulement de l’eau sur Mars en période tardive. Crédit Peter Buhler.
Illustration ci-dessous : carte de la région étudiée. Crédit Peter Bulher. Le Pôle Sud est en bas, à droite.
L’auteur :
Peter B. Buhler est diplômé du CalTech (Ph.D en Sciences Planétaires). Le Planetary Science Institute de Tucson où il est chercheur aujourd’hui, est l’un des plus renommés au monde dans son domaine.
La publication :
Le Journal of Geophysical Research (Planets) est une des publications de l’AGU (American Geophysical Union), une organisation scientifique à but non lucratif des Etats-Unis. La publication porte le DOI : 10.1029/2024JE008608 . Le titre original du “papier” est: « Massive Ice Sheet Basal Melting Triggered by Atmospheric Collapse on Mars, Leading to Formation of an Overtopped, Ice‐Covered Argyre Basin Paleolake Fed by 1,000‐km Rivers ».
XXXX
Pour (re)trouver dans ce blog un autre article sur un sujet qui vous intéresse, cliquez sur :
Index L’appel de Mars 24 11 06
Et, si vous aimez ce blog, abonnez-vous !
Mon livre, Franchir sur Mars les portes de l’Espace, est disponible chez amazon.fr, chez payot.ch sur le site fnac.com, chez Google books (en e-book), sur le site de mon éditeur, le Lys Bleu éditions.
Vous pouvez aussi le commander chez votre libraire. Si vous rencontrez un problème, n’hésitez pas à m’en faire part (voir plus bas).
Si vous souhaitez passer par Amazon et que vous résidiez en Suisse, attention ! Il est préférable d’aller sur le site « Amazon.fr » plutôt que sur celui d’« Amazon.de » auquel vous conduira automatiquement votre recherche. Si vous passez par « .de », vérifier bien les délais de livraison pour qu’ils ne soient pas plus longs que ceux d’Amazon.fr.
Sur les mêmes sites, Amazon.fr ou Amazon.de, vous pouvez aussi obtenir le livre en format Kindle, avec disponibilité immédiate (et c’est moins cher !).
Sur le site de la Fnac vous pouvez le commander chez fnac.com mais pas encore chez fnac.ch.
Si vous allez chez votre libraire et qu’il n’a pas le livre en rayons, demandez-lui de le rechercher sur le site Dilicom et indiquez-lui que le distributeur du Lys Bleu est la société Sodis.
A mes lecteurs suisses :
Si vous ne pouvez passer par Amazon ou par Payot ou/et que vous soyez confronté à une date de livraison trop lointaine ou à un prix trop élevé, contactez moi (pierre_brisson @ yahoo.com).
20 réponses
Bonjour PIERRE BRISSON
Tres interressant mais au juste avons nous une idee de la temperature du sol Martien a differentes profondeurs?
Le flux de chaleur géothermiques moyen à la surface de la Terre est tout juste de 0,1 W / m^2, mais variant localement entre 20 et 350 mW / m^2. On sait aussi que près de 90% de ce flux est dû à la radioactivité de l’uranium, du thorium et du potassium contenus dans les roches. Au total pour la surface terrestre totale, cela correspond à 42 TW ! Bien que paraissant élevé, ce flux est au moins 2000 fois plus faible que celui reçu du Soleil à la surface de la Terre, environ 89 PW, soit entre 150 et 300 W / m^2, en moyenne 200 W / m^2.
Sur Mars, les éléments radioactifs étant les mêmes, ce flux géothermique doit aussi être modeste. Mais le connaît-on plus précisément pour déterminer sa capacité à faire fondre de la glace ?
Merci Monsieur de Reyff. Je suis bien d’accord avec vous sur les causes actuelles du flux de chaleur géothermique à la surface. Mais au début de l’histoire géologique de nos planètes (et nous y sommes encore vers les -3,6 milliards), une partie importante de cette chaleur était dû aux impacts ayant eu lieu lors de l’accrétion.
Pendant quelques 200 millions d’années la Terre n’a été qu’une boule de magma. La température a chuté évidemment compte tenu des échanges avec un milieu froid (l’espace) mais une fois que la croûte a été formée, même peu épaisse, les échanges de chaleur ont été réduits. Le refroidissement s’est ensuite effectué lentement. Certes la chaleur venant de la radioactivité interne a sans doute compensé en partie la chaleur des impacts d’origine mais on peut être certain que la planète était plus chaude qu’aujourd’hui de ce fait il y a 3,6 milliards d’années.
.
Aujourd’hui sur Mars, le gradient des températures a une pente très « raide » (15 K par km, au début) ce qui fait qu’il faut plusieurs km à partir de la température de la surface du sol (215 K en moyenne) pour arriver à un point ou l’eau peut être liquide (en fonction aussi de la pression qui augmente). La température maximum pour la vie, estimée à 120°C, est atteinte sur Terre à -3 ou 4 km. Sur Mars elle se situerait plutôt vers -30 km (mais bien sûr cela varie en fonction de l’épaisseur de la croûte puisque le manteau sous-jacent est beaucoup plus chaud que la croûte). A partir de la surface, à l’équateur, l’eau pourrait être liquide vers -4,7 km si elle est très saumâtre et vers –8 km pour de l’eau douce.
oui au total tres peu d energie pas d eau et surement pas de vie en surface et jusqu a une grande profondeur et un froid glacial…et des tempetes de poussiere …et des seismes assez consequents…un vrai desert tres aride:.donc dans l etat actuel des choses la planete MARS est adaptee a une visite ou plusieurs visites assez ponctuelles de notre part(ce que desormais l on sait faire) mais pour ce qui est d une installation definitive « ouf » ca va etre complique.
il va falloir une enorme quantite de moyens divers avec une charge utile a chaque vol d une centaine de tonnes …ca qui va representer un grand nombre allers- retours chacun durant 6 + 6 mois : il s agit donc d un « pont aerien » a l image de celui de Berlin. La propulsion nucleaire sera vite obligatoire pour deja diminuer de moitie les temps de transfert:c est pourquoi je demandais hier des infos quant a la progression des travaux dans ce domaine mais je n ai pas de reponses? et puis je confirme STARSHIP est trop petit:ca va « le faire »mais c est tres « juste ». sans parler des microreacteurs nucleaires…
je pense que lorsque l on vise un objectif il faut « y mettre le paquet » et se donner les moyens de l atteindre.
Elon Musk est là pour ça !
Ne vous inquiétez pas!
Plusieurs centres de recherche travaillent sur la propulsion nucléaire. Notamment USNC Ultra Safe Nuclear Corp.) dont je vous ai parlé récemment pour le réacteur Pylon.
La société travaille également sur un NTP (Nuclear Thermal Propulsion) très peu massif, fonctonnant avec des particules TRISO et utilisant un caloporteur au sodium. Il doit être testé en 2026.
Peu de Soleil mais davantage que sur les planètes plus lointaines; un froid glacial mais il peut y avoir des « points chauds » (proches des remontées de magma); des tempêtes de poussière mais pas « tous les jours ».
Oui la planète Mars n’est pas une planète où il sera facile de vivre. Mais c’est la planète accessible aujourd’hui, où ce sera le moins difficile, compte tenu de l’état de nos technologies. C’est d’ailleurs « vivre aux limites » qui fera une grande partie du « charme » d’aller s’installer sur Mars.
Complètement d accord
J’imagine une vie souterraine sur Mars comparable à celle sur ce site:
https://www.lauraenvoyage.fr/montreal-souterrain
à condition d’avoir une centrale électrique nucléaire et de sortir pour des recherches scientifiques
Magnifique!
J’ai été à Montréal et à Séoul. On peut très bien vivre sous Terre pourvu qu’il y ait suffisamment de lumière et de vie.
On peut améliorer les choses, en posant de grands écrans, comme des fenêtres, qui captent la vue que l’on a à l’extérieur.
Bonjour il faudra sortir un peu également! Je n ose pas dire à l air libre! Donc il faudra des combinaisons très adaptées à Mars:disposons nous déjà d infos à ce sujet au niveau du cahier des charges?
Bonjour Niogret. On y travaille (aux combinaisons)!
Lire mon article du 1er mai 2021:
Par exemple on va pouvoir organiser des courses automobiles électriques tout terrains ça va être très sympa!
https://www.newscientist.com/article/2437761-moss-that-survives-deep-freeze-and-radiation-could-live-on-mars
Syntrichia caninervis est une mousse qui pourrait survivre sur mars. Produirait-elle de l’oxygène?
Moxie a produit de l’O2.
Mais il faudra stocker ce gaz.
Des cyanobactéries sous serre?
Mais bien sûr. Le projet Mars de Robert Zubrin aussi bien que de MELiSSA (Estec/ESA) prévoit de produire de l’oxygène avec des cyanobacteries (spirulines).
.
Comme il n’est pas question (pour les gens sérieux) de terraformer Mars, cette production devrait se faire dans certains volumes viabilisés faisant partie de la base martienne.
Bonjour Pierre Brisson et bonjour Pierre Andre Haldi
Apparemment Space X prevoit deja son Starship numero 2 d un diametre de 18 metres donc encore superieur aux 14 metres que je preconisais la semaine passee : c est donc bien que la version actuelle est trop petite. Donc le premier etage devrait etre egalement beaucoup plus grand et la hauteur totale devrait avoisiner 200 metres a peu pres contre les 170 metres que je voyais…!!!!
sous toutes reserves !
Oui. J’ai aussi vu une photo du starship qui doit être utilisé pour le vol IFT18. Il est nettement plus gros que celui qui a été utilisé hier.