Les images du cratère de Jezero prises par l’astromobile Perseverance, qui s’est posée sur Mars en février dernier, ont révélé de grandes surprises sur l’hydrologie passée de la planète rouge. Elles nous apprennent notamment que cette région martienne a subi de fortes crues épisodiques qui témoignent vraisemblablement d’un changement climatique majeur.

Compte tenu des données fournies par les sondes spatiales en orbite autour de Mars, on s’attendait à ce que le cratère de Jezero ait accueilli un lac de 45 km de diamètre et de quelques centaines de mètres de profondeur il y a 3,6 milliards d’années. Et ce, en raison notamment d’une formation géologique en éventail qui jouxtait la bordure ouest du cratère et qui ressemblent à celle d’un delta. Mais la découverte de gros blocs rocheux à la surface de ce présumé delta a grandement étonné les chercheurs.

« Au départ, on ne comprenait pas ce que ces gros blocs rocheux qui font plus d’un mètre faisaient là au fond du delta, parce que normalement, l’activité [hydrologique] dans un delta implique plutôt des sédiments fins. Or, ces gros blocs ressemblent à des dépôts de crues épisodiques ayant un très fort débit. Un tel scénario n’était donc pas du tout prévu et comme c’est la première observation qu’on a faite, pendant un moment on a pensé que peut-être il n’y avait même pas eu de lac [à cet endroit] », raconte Nicolas Mangold, auteur principal de l’article publié dans Science qui décrit les premières observations effectuées par l’instrument franco-américain Supercam de Perseverance, qui produit des images d’une précision de deux centimètres par pixel alors qu’il se trouve à deux kilomètres de l’objet photographié.

« Mais ensuite, l’observation d’une butte résiduelle [de dépôts de sédiments], que l’on a nommée Kodiak, nous a rassurés, car cette butte témoigne de la présence d’un lac, et en plus, elle raconte une histoire qui est différente de celle qui était racontée jusqu’à maintenant au sujet du cratère de Jezero. Cela a donc été une deuxième surprise », poursuit le géologue, directeur de recherche au Laboratoire de planétologie et géodynamique du CNRS–Université de Nantes–Université d’Angers, en France.

Un ancien lac bien différent qu’imaginé

Comme les données satellitaires indiquaient la présence d’une vallée qui entre dans le cratère et d’une autre qui en ressort, on imaginait que le lac avait le niveau de ces vallées, comme dans la plupart des lacs sur Terre où un cours d’eau se déverse et dont le trop-plein est évacué dans un autre cours d’eau.

Or, la butte de Kodiak, qui constitue un vestige de la bordure sud du delta, a permis de savoir que le niveau du lac était plutôt situé 100 mètres plus bas que celui des vallées, et donc que de celui des rivières. Ce sont des strates sédimentaires fortement inclinées, prises en sandwich entre des strates horizontales, mises au jour sur un côté de la butte qui ont permis de découvrir cette topographie particulière du lac. « La stratigraphie de la butte correspond à des dépôts fluviaux (strates horizontales supérieures) qui, une fois arrivés au bord du cratère, vont tomber dans le lac — notamment les particules les plus lourdes, comme les galets et le sable — et former les strates inclinées en se déposant, et un peu plus loin, les particules fines de boue vont flotter dans l’eau du lac avant de décanter progressivement et de former les strates horizontales du fond », explique M. Mangold.

Les chercheurs ont alors compris qu’il s’agissait d’un lac fermé, d’un lac clos qui ne permettait pas à l’eau de ressortir. « Étant enfermé plus bas, ce lac n’avait donc pas le même genre d’activité qu’un lac ouvert [qui se déverse] dans une rivière. Il pouvait varier beaucoup plus, parce qu’un lac fermé est beaucoup plus sensible aux variations d’évaporation et d’arrivée d’eau, c’est donc un lac qui est un peu différent de ce qui était imaginé auparavant », précise le chercheur.

Pour expliquer les traces d’une deuxième rivière distincte de celle du delta, les chercheurs supposent qu’il y aurait peut-être eu au départ un gros apport en eau qui aurait provoqué un débordement de l’autre côté, mais qui n’aurait pas duré longtemps. Le lac aurait ensuite conservé un niveau d’eau plus bas. « Ce type d’architecture est le plus fréquent dans des lacs clos sur Terre. Ce n’est toutefois qu’une analogie, pas une démonstration. Nous vérifierons cette hypothèse quand le rover ira traverser le delta. On tentera alors de reconstituer l’histoire plus en détail parce que jusqu’à maintenant, les observations ont été faites à deux kilomètres du cratère, soit là où Perseverance a atterri », prévient le chercheur.

Une fin d’histoire « assez chaotique »

Les gros blocs qui se trouvent au-dessus des dépôts lacustres témoignent « d’une fin d’histoire lacustre assez chaotique parce que de tels blocs ont dû être transportés par des crues épisodiques qui ne sont pas habituelles dans l’histoire d’un delta et d’un lac tranquille », fait remarquer M. Mangold.

Au départ, on ne comprenait pas ce que ces gros blocs rocheux qui font plus d’un mètre faisaient là au fond du delta.

— Nicolas Mangold

« On suppose que ces épisodes correspondent à une transition climatique », note le chercheur. Peut-être y avait-il des glaciers en amont qui étaient gelés une partie de l’année et qui généraient un important afflux d’eau au printemps ? Ou peut-être le milieu était-il devenu très aride et, dans ce cas, les pluies qui avaient lieu de temps en temps balayaient tout sur leur passage ? « On essaiera de mieux comprendre l’origine de ces crues lorsqu’on ira sur le delta avec le rover », dit-il.

Tout ce que Supercam a permis de voir jusqu’à maintenant aidera les chercheurs à déterminer le meilleur chemin que devrait emprunter Perseverance dans le delta afin de recueillir des échantillons susceptibles de contenir des traces de vie, qui seront ensuite envoyés sur Terre. Ce sont les roches sédimentaires constituées de matériaux « très fins qui sont les plus favorables pour préserver des matières organiques, comme celle que forment les bactéries quand elles se dégradent », souligne le géologue.