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On a identifié sur Mars le bassin d’une vaste mer asséchée qui est potentiellement très prometteur sur le plan exobiologique. Ce bassin est situé dans la région d’Eridania, dans les Hautes-Terres-du-Sud pas très loin des Basses-Terres-du-Nord, au Nord-Est du bassin d’Hellas et au Sud du Cratère Gusev (celui qu’a exploré le rover Spirit, jumeau d’Opportunity, avant de s’ensabler), auquel il est relié par le canal de déversement de Ma’adim Vallis (le Cratère Gusev étant situé en contrebas, à la limite de la dichotomie crustale de la planète).
D’après la compréhension que nous avions jusqu’à maintenant des conditions nécessaires à l’émergence du processus de vie, c’était les sources hydrothermales qui, sur Mars, semblaient lui offrir les conditions les plus propices. C’est sur cette hypothèse que deux des trois sites d’atterrissage de la prochaine mission « lourde » de la NASA, dénommée « Mars-2020 », les Columbia Hills (cratère Gusev, Spirit) et le Nord-Est de Syrtis Major (entre Isidis Planitia et Nili Fossae), ont été présélectionnés (le troisième étant le magnifique delta fluvial s’ouvrant dans le cratère Eberswalde).
On pense que pour que la vie soit apparue (sur Mars comme sur Terre), il a fallu de l’eau liquide et active (qui soit dans un état chimique et physique qui puisse permettre les liaisons chimiques), une abondance de minéraux dissous et circulants (grâce à des mouvements de l’eau), un différentiel de pH incitatif aux réactions thermodynamiques, de la chaleur mais pas trop (60°C plutôt que 100°C). Sur Terre trois types de sites présentent ces caractéristiques : certaines zones intertidales (ou de « balancement » des marées) dans les régions volcaniques, les rivières s’écoulant des sources géothermales de type Yellowstone et certaines cheminées de dorsales médio-océaniques (les moins chaudes, qui ont une vie très longue, type « Lost City »). Malheureusement, la planète Terre étant restée très active (tectonique des plaques et érosion), il reste très peu de roches de cette époque, juste postérieure à l’Hadéen et formées dans ces sites, qui n’aient pas été métamorphisées et soient toujours lisibles. Sur Mars au contraire, on trouve beaucoup de roches très anciennes puisque la surface a peu changé depuis 3,5 milliards d’années (pas de tectonique des plaques et très peu d’érosion) mais on n’a pas eu de zones intertidales (absence de gros satellite de type Lune) et on n’a pas eu non plus de dorsale médio-océanique (absence de tectonique des plaques horizontale). C’est pour cela qu’on recherchait d’abord des vestiges de sources géothermales de type Yellowstone.
Un document d’étude publié le 10 juillet 2017 dans Nature, « Ancient hydrothermal seafloor deposits in Eridania basin on Mars », par Joseph Michalski et al. (y compris Paul Niles, un des spécialistes de paléobiogéologie de la NASA), présente et analyse les mérites du bassin de la Mer d’Eridania, le faisant apparaitre comme un site comparable, disons de la même famille que ces sources géothermales mais encore plus intéressant. En effet on y observe un type de relief dont l’origine pourrait se situer entre ces sources et les cheminées des dorsales médio-océaniques. L’époque des vestiges remonte à 3,8 milliards en moyenne. Elle se situe après le dernier grand bombardement météoritique (« LHB ») et donc après que la planète ait pu suffisamment se refroidir et alors que son atmosphère était encore suffisamment épaisse pour que sa pression permette une gamme importante de températures entre point de glaciation et point d’ébullition de l’eau (facteur de stabilité pour les réactions chimiques). C’est à ce moment que la vie est apparue sur Terre (et ce ne pouvait être avant). La mer a persisté du Noachien tardif à l’Hespérien tardif, époque à laquelle le site a été resurfacé par volcanisme (soit une longue période de quelques 400 millions d’années).
La Mer d’Eridania contenait de grandes quantités d’eau, sans doute nettement plus que n’en contient la Mer Caspienne (le double lors de la période la plus humide), sur 500 à 1500 mètres de profondeur. Au fond, la pression a pu atteindre les 20 à 30 atmosphères ce qui n’est pas autant que celle que l’on trouve dans l’environnement des dorsales médio-océaniques (plusieurs centaines d’atmosphères) mais nettement plus qu’en surface et cette pression élevée a pu être un facteur facilitant la complexification des molécules organiques, puisque caractéristique de ces endroits profonds. En même temps l’épaisseur de la couche d’eau a pu fournir par elle-même une protection contre les radiations (solaires ou gactiques). En complément (indispensable), le magma était proche du sol sous-marin, donc source d’émissions volcaniques et de percolations d’eau chaude chargée de sels minéraux. Les roches qui tapissent le fond de cette ancienne mer, forment des « chaos » constitués de buttes concaves de type « kīpuka* » du fait des circonstances de leur formation subaquatique et du fait que leur formation a été suivie d’un nappage volcanique. Les buttes témoignent de concrétions et d’hydratation dans d’excellentes conditions à partir des roches magmatiques (« ultra-mafiques » c’est-à-dire riches en fer en magnésium et aussi en calcium) et sur la durée. On trouve sur une grande épaisseur (supposée de 400 m à 1 km), dans les bassins occidentaux du site (Ariadnes Colles et Atlantis Chaos), un énorme volume (de l’ordre de 10.000 km3) de dépôts d’argiles, de carbonates, et de sulfites qui n’ont pu se former que dans un environnement hydrothermal sous-marin. La nature du fer présent sous forme de fer ferreux, Fe2+ (non oxydé), dans les dépôts indique un milieu réducteur tout à fait comparable à celui qui existait dans les océans terrestres primitifs anoxiques. Par ailleurs le magnétisme résiduel est l’un des plus élevés de la planète, ce qui témoigne de l’activité du magma à cet endroit, de l’ancienneté du lieu et du fait qu’il n’a pas été trop perturbé après sa formation (les épanchements de lave sur le fond du bassin tôt dans l’histoire – fin de l’Hespérien – ont servi à conserver ce qui se trouvait en dessous mais n’ont pas noyé l’ensemble du relief -les buttes, sauf dans sa partie Est).
*Un kīpuka, terme d’origine hawaïenne, est une portion de terrain entouré par des sols d’origine volcanique plus récents qu’elle, généralement des coulées de lave.
Les facteurs favorables sont donc les suivants : l’époque, l’environnement aqueux, le différentiel de pH, l’épaisseur de la couche d’eau, la chaleur, la richesse en nutriments minéraux, la longue durée de cette situation. On se trouve effectivement en présence d’un milieu original et sans doute plus prometteur pour la recherche exobiologique que les sites actuellement retenus pour l’atterrissage de MARS-2020…mais il est trop tard pour l’introduire dans la sélection ! Nous aurions déjà une base habitée sur Mars, on pourrait envoyer sur les lieux une équipe de paléobiogéologues pour prélever des échantillons, sans attendre.
Image à la Une : site de la Mer d’Eridania (crédit Joseph Michalski et al. / Nature Communications)
Image ci-dessous : modèle géologique de la Mer d’Eridania (crédit idem):