Le destin de Mars aurait pu être scellé dès sa formation. Une étude suggère que la planète rouge est trop petite pour retenir l'eau à sa surface, ce qui expliquerait pourquoi elle s'est desséchée.

Les paysages martiens d’aujourd’hui révèlent que par le passé, la planète rouge aurait pu être bien plus accueillante. Les anciens lacs et rivières ont laissé des traces encore visibles et laissent imaginer un monde qui ressemblait davantage à la Terre. Cela dit, il reste une différence de taille : Mars est environ deux fois plus petite que notre planète, et cela change tout.

Une étude parue dans la revue PNAS le 28 septembre 2021 affirme que Mars est tout simplement trop petite pour avoir pu voir la vie se développer à sa surface. Et pour arriver à cette conclusion, la principale autrice, Zhen Tian de l’Université Washington à Saint Louis, s’est intéressée aux météorites martiennes : « Nous en avons sélectionné une vingtaine, raconte-t-elle à Numerama, pour analyser leur teneur en potassium et comparer avec les roches terrestres. Et nous avons découvert que le potassium martien était plus lourd.  » Cela n’a l’air de rien dit comme ça, mais pour des géochimistes, c’est le signe que le potassium plus léger a été davantage perdu pendant la formation de Mars que pendant celle de la Terre. Il s’est évaporé dans l’espace au lieu de rester accroché aux roches.

L’eau, trop légère pour rester à la surface

Mais quel rapport entre le potassium et l’habitabilité d’une planète ? A priori aucun, mais cette molécule est bien pratique, car elle sert de traceur. C’est un type d’élément volatil qui s’est échappé et qui nous éclaire sur le destin des autres éléments, notamment de l’eau. En clair, si le potassium léger n’a pas réussi à rester à la surface, cela signifie que l’eau non plus.

Un plateau volcanique, Syrtis Major Planum, sur Mars. // Source : Flickr/CC/Kevin Gill (photo recadrée)

Sur Mars ou dans son orbite, il existe actuellement plusieurs engins, du rover Perseverance à l’orbiteur MAVEN, qui tentent de tracer la course des volatils, pour voir comment ceux-ci s’échappent de l’atmosphère. Le fait que la planète soit plus petite, avec une gravité donc plus faible que sur Terre, est évidemment une cause largement mise en avant pour expliquer cette perte accélérée. Pour Bernard Marty, géochimiste français spécialiste de Mars, qui n’a pas participé à l’étude, la taille compte, c’est une certitude : « C’était un débat depuis des années, certains pensaient que Mars était plus riche en éléments volatils, mais eux montrent qu’elle aurait toujours été assez sèche.  »

« Là où notre étude diffère, précise Zhen Tian, c’est parce que nous nous intéressons aux stades initiaux de la formation de Mars. La perte de ces éléments a commencé dès le début et tout porte à croire que c’est à cause de cette petite taille.  »

Pour s’en assurer, les chercheurs ont comparé avec d’autres astres. L’année dernière déjà, Zhen Tian avait mené une autre étude dans laquelle elle s’intéressait au potassium sur la Lune. Cette fois, elle a aussi comparé avec la Terre et avec un astéroïde, 4-Vesta. Verdict : il semble exister une corrélation entre la taille des différents astres et leur ratio potassium léger/potassium lourd. Plus les astres sont petits, plus ils ont tendance à ne conserver que le lourd. Là aussi, le lien avait déjà été envisagé, mais cette étude est la première à vraiment trouver une corrélation chiffrée. Contrairement à Mars, à la Lune et aux astéroïdes, la Terre et Vénus ont atteint une taille suffisante pour conserver ces éléments. A l’autre bout du spectre, les géantes gazeuses comme Jupiter et Saturne ont retenu tous les éléments, et possèdent une composition qui se rapproche davantage de celle du Soleil.

Une mauvaise nouvelle pour chercher des traces de vie

« Ce qui est important également, insiste Zhen Tian, c’est que cette relation indique que la teneur en éléments volatils des astres dépend de leur processus de formation, et pas uniquement de la nébuleuse solaire.  » Selon cette hypothèse, la composition des planètes est expliquée par la présence ou non de différents éléments qui gravitaient autour du Soleil en formation. Cette étude sonne donc comme une mauvaise nouvelle pour les recherches autour de la vie sur Mars, mais Zhen Tian relativise : « Nous pouvons tout de même garder de l’espoir ! Dans tous les cas, nos découvertes vont nous aider pour ce qui est de la recherche de vie sur les exoplanètes.  »

Si le seuil à partir duquel une planète est assez grande pour conserver de l’eau liquide à sa surface n’est pas précisément connu, l’étude montre bien qu’il est au-delà de la taille de Mars. Au moment de chercher des planètes habitables, capables d’avoir de l’eau en surface, il faudra donc chercher des mondes plus grands que notre voisine. « La taille n’est pas le seul paramètre évidemment, nuance Zhen Tian, il y a bien sûr la distance par rapport à l’étoile et toutes les subtilités autour de la zone habitable. Néanmoins, il ne faut pas la négliger.  »

En attendant, les chercheurs tentent d’affiner ce seuil, en prenant en compte davantage de paramètres, notamment autour de la composition de la croûte des planètes, qui peut influencer la rétention d’éléments volatils. « Nous aurons peut-être de nouveaux éléments d’ici une dizaine d’années, ajoute Bernard Marty. Le retour d’échantillons par Perseverance va peut-être aider à affiner les mesures.  » En effet, il s’agira non pas de météorites, mais de roches de surface, qui ont eu une histoire bien moins mouvementée, et peut-être une autre version à raconter.

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