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Sédiments fluviaux et lacustres sur Mars

analysés par les rovers Curiosity et Perseverance

Nicolas Mangold,

Laboratoire de Planétologie et Géosciences, Nantes.

&

Gwenael Caravaca,

Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, Toulouse.

La planète Mars, aujourd’hui froide et sèche, abrite une grande diversité de morphologies fluviales identifiées depuis l’orbite qui suggère un passé humide il y a environ 3,5 milliard d’années. Cependant, la nature des vallées fluviales et du climat sous lesquelles elles se sont formées reste débattue, certaines d’entre elles pouvant être interprétées par des processus éphémères dans un climat froid. Les analyses des rover Curiosity et Perseverance ont depuis près d’une décennie apporté un bon nombre de réponses à ces questions par l’analyse détaillée de sédiments fluviaux et lacustres. Le rover Curiosity, qui s’est posé en 2012 dans le cratère de Gale, a observé des pélites lacustres, ainsi que des grès et conglomérats fluviaux présentant des facies familiers comme des galets imbriqués et des stratifications entrecroisées. Les pélites présentent de fines lamines avec localement des figures de dessiccation, une teneur en minéraux argileux atteignant les 30% et une altération chimique substantielle, même si cette dernière reste limitée en comparaison de l’altération sur Terre. La succession et localement entremêlement de sédiments fluviaux et lacustres suggère des évolutions rapides et marquées du milieu de dépôt, vraisemblablement en lien avec les paramètres climatiques. Cependant, aucun facies glaciaire ou périglaciaire n’affecte ces sédiments, bien que ceux-ci soient soupçonnés pour des phases plus tardives, bien après cimentation et érosion des sédiments. En février 2021, le rover Perseverance s’est posé dans le cratère de Jezero, sélectionné pour ses cônes sédimentaires et ses détections de minéraux argileux et carbonates. L’observation à distance du cône sédimentaire a permis d’identifier des structures sigmoïdales typiques d’une architecture deltaïque (topsets/foresets/bottomsets) attestant de la présence d’un lac pérenne et profond de plusieurs dizaines de mètres. Les observations de Curiosity et Perseverance démontrent ainsi que l’eau liquide n’était pas éphémère en surface. Cependant la durée de ces processus reste une question ouverte. On peut exclure des processus catastrophiques, mais les 5 km³ de dépôts deltaïques de Jezero peuvent s’être formés en quelques dizaines de milliers d’années, ce qui reste court à l’échelle des temps martiens. Le delta de Jezero est également recouvert de conglomérats grossiers présentant des blocs rocheux qui témoignent d’un fort changement de dynamique fluviale dont l’origine reste incomprise. L’analyse détaillée des strates du delta par Perseverance et le retour sur Terre, par une mission future, d’échantillons collectés par Perseverance pourrait permettre de préciser ces aspects chronologiques ainsi que d’y rechercher la présence éventuelle de biosignatures.

Nicolas Mangold

est Directeur de Recherche du CNRS au LPG à Nantes. Il est spécialiste de la géologie de la planète Mars à partir de données orbitales et in-situ. Il collabore sur plusieurs missions spatiales en orbite martienne: Mars Express, Mars Reconnaissance Orbiter et Trace Gas Orbiter. il participe à la planication des activités des rovers américains Curiosity et Perseverance et à l'analyse des strates sédimentaires par les instruments ChemCam et Super-Cam à bord de ces rovers.

Gwenael Caravaca

est un sédimentologue et géologue planétaire (Mars), spécialisé dans l'étude des environnements uvio-lacustres, en particulier à l'aide des reconstitutions d'affleurements en 3D et VR. Ingénieur de Recherche CNRS à l'IRAP (Toulouse) et membre des missions MSL et Mars2020 (instruments ChemCam/Super-Cam).