La machine à remonter le temps sur Mars : des chercheurs créent un modèle virtuel pour décoder l’évolution du climat de la planète rouge
Les chercheurs créent des simulations avancées qui permettront de mieux comprendre l’histoire climatique de Mars et de déterminer si la planète a pu autrefois abriter la vie.
Une équipe internationale de chercheurs est en train de mettre au point un modèle de l’évolution de Mars qui pourrait révéler certains de ses secrets les plus anciens, notamment la question de savoir si la planète a déjà abrité la vie.
François Forget, chercheur en sciences spatiales à l’Institut Pierre Simon Laplace en France, est l’homme qui cherche ces réponses. Il n’est pas un voyageur dans le temps, mais il espère faire ce qu’il y a de mieux.
Son équipe de chercheurs, réunie sous le nom de « Mars à travers le temps » et soutenue par un financement de l’UE, tente de reconstituer différentes périodes de l’histoire de la planète. L’objectif est de répondre à la question qui laisse les scientifiques perplexes depuis longtemps : Mars a-t-elle été habitable un jour ?
« Mars était un endroit où la vie aurait pu émerger, c’est donc très fascinant », a déclaré M. Forget, chercheur principal de l’étude « Mars à travers le temps”.
Les travaux de son équipe sont coordonnés par le Centre national français de la recherche scientifique à Paris. Cette initiative de six ans, qui s’achèvera en novembre 2025, vise à faire la lumière sur les périodes possibles au cours desquelles Mars aurait pu être chaude et humide, couverte de glaciers et peut-être même propice à la vie.
Les précédentes missions vers Mars ont donné un aperçu de son histoire, mais n’ont pas montré à quoi ressemblait réellement la planète. L’exploration robotique a révélé que Mars n’a pas toujours été la planète désertique qu’elle est aujourd’hui. Elle a connu des périodes propices aux rivières et aux lacs, ainsi que des périodes glaciaires.
Nous essayons d’inventer un nouveau modèle, de construire une planète virtuelle qui évolue dans le temps. François Forget, Mars through time
Pourtant, nous en savons encore peu sur les processus climatiques qui ont façonné sa surface. C’est là qu’intervient l’équipe de Forget.
« Nous essayons d’inventer un nouveau modèle, de construire une planète virtuelle qui évolue dans le temps », explique M. Forget. « C’est un projet très ambitieux. » Les travaux visant à développer ce modèle sont en cours depuis 2019 et se sont avérés plus difficiles à mettre au point que prévu, notamment en raison de l’importante puissance de calcul requise. Mais la fin est en vue. « Maintenant, je sais que c’est possible », a-t-il déclaré. « Je suis convaincu que nous aurons bientôt un très bon outil à la disposition de la communauté. » Cela signifie que nous pourrons bientôt utiliser cette machine à remonter le temps virtuelle pour nous transporter à différentes périodes de l’histoire martienne et comprendre exactement ce qui est arrivé à la planète et à quel moment.
Une brève histoire du temps
Comme la Terre, Mars est née à l’aube de notre système solaire, il y a 4,5 milliards d’années. Elle fait environ la moitié de la taille de notre planète et est plus éloignée du Soleil que nous. À cette distance, elle reçoit moins de rayonnement solaire que la Terre. Cependant, des indices de plus en plus nombreux suggèrent qu’au début de son existence, Mars était une planète chaude et humide, comme la nôtre. Des données géologiques et minéralogiques montrent que Mars possédait autrefois une atmosphère plus épaisse que celle qu’elle a aujourd’hui. Plus intriguant encore, nous pouvons également observer des vestiges d’anciens lacs et mers à la surface de la planète. Deux d’entre eux sont actuellement explorés par les rovers Curiosity et Persévérance de la NASA.
Il y a 3 à 4 milliards d’années, Mars a perdu son atmosphère pour des raisons encore mal comprises, et avec elle, les conditions tempérées qui permettaient à l’eau liquide d’exister à sa surface. Aujourd’hui, la planète est stérile et sèche, à l’exception de l’eau que l’on pense être piégée sous sa surface et de la glace que l’on peut voir gelée à ses pôles. La question de savoir quand exactement la planète était chaude et humide reste ouverte.
« Nous ne comprenons pas le processus climatique qui a permis cela », a déclaré M. Forget, en soulignant une question cruciale à explorer. « L’eau liquide signifie qu’il y avait une possibilité d’émergence de la vie au moment où la vie est apparue sur Terre. » On pense également que Mars a connu des périodes de glaciation intense, creusant des vallées à sa surface, lorsque l’atmosphère a temporairement disparu.
Le modèle de Forget espère donner une idée de la date à laquelle ces périodes se sont produites. Il pourra le faire avec une précision inégalée par les modèles climatiques martiens précédents. Les modèles actuels ne donnent qu’un aperçu du climat à un moment donné.
« Nous essayons de mettre au point un nouveau modèle capable de simuler l’évolution de Mars sur des milliers ou des millions d’années », a déclaré M. Forget. « Lorsque nous y parviendrons, nous pourrons simuler l’évolution des glaciers et des lacs. »
Changements atmosphériques
Pour développer ce modèle, Forget et son équipe utilisent des informations connues sur Mars et ont recours à de puissants ordinateurs pour simuler les conditions à la surface de la planète qui auraient pu en résulter.
Par exemple, l’un des principaux facteurs de changement connus sur Mars est son obliquité, c’est-à-dire l’inclinaison de la planète lorsqu’elle tourne autour du Soleil.
Actuellement, elle est d’environ 25 degrés, comme sur Terre, mais elle a varié au cours de son histoire de presque zéro degré à plus de 60 degrés, a expliqué M. Forget. Cela a entraîné d’importantes variations de la quantité de chaleur à la surface de Mars.
Mars était un endroit où la vie aurait pu émerger, c’est donc très fascinant. François Forget, Mars through time
L’épaisseur et la composition de l’atmosphère martienne au fil du temps sont également des questions ouvertes. Aujourd’hui, l’atmosphère de la planète représente environ 1 % du volume de la Terre et est composée à 95 % de CO2. « Nous avions l’habitude de penser qu’en ajoutant suffisamment de CO2, nous obtiendrions un climat chaud », a déclaré M. Forget. « Mais ce n’est pas suffisant. Il y a quelque chose d’autre qui a permis un climat chaud. » On pense actuellement que le volcanisme ancien de Mars a expulsé une quantité considérable d’hydrogène dans l’atmosphère, qui, combiné au CO2, pourrait produire un effet de serre suffisant. « Mais il s’agit là d’une hypothèse très hypothétique. Il y a là un mystère », souligne Forget. Des impacts importants, comme des collisions avec des astéroïdes ou des comètes, pourraient également avoir influencé le climat de Mars. « Avec nos outils, nous pouvons modéliser cela », a déclaré M. Forget. Les traces de ces impacts sont visibles aujourd’hui sous forme de cratères à la surface de la planète.
Visages de Mars
Si Mars est aujourd’hui stérile, elle a montré de nombreux visages dans le passé. Grâce aux archives géologiques que nous pouvons interpréter à l’aide de modèles, nous explorons « 50 planètes différentes » : une planète glacée couverte de glaciers, une planète avec une atmosphère complètement gelée aux pôles et une planète sans atmosphère », a déclaré M. Forget. Ces recherches ne s’appliquent donc pas seulement à Mars, mais aussi aux planètes en orbite autour d’autres étoiles, l’idée sous-jacente étant de rechercher des environnements habitables au-delà de notre système solaire. « La limite de l’habitabilité est un sujet important », a-t-il déclaré. « Nous pouvons explorer ce qu’il faut pour qu’une planète comme la Terre ait de l’eau liquide à sa surface. Nous voulons définir où l’eau se stabilisera ». Comprendre Mars nous donnera l’occasion d’acquérir de telles connaissances.
Pour en savoir plus
La recherche présentée dans cet article a été financée par le Conseil européen de la recherche (CER). Les opinions des personnes interrogées ne reflètent pas nécessairement celles de la Commission européenne. Si vous avez aimé cet article, n’hésitez pas à le partager sur les médias sociaux.
Source : European Commission.
