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Depuis des décennies, les scientifiques attribuent la couleur rouge de Mars à l'oxydation du fer, un phénomène similaire à la rouille sur Terre. Cependant, une étude récente propose que la poussière martienne contient un minéral riche en eau, appelé ferrihydrite, qui aurait joué un rôle clé dans cette coloration. Cette découverte ouvre de nouvelles perspectives sur l'histoire climatique de Mars et sa possible habitabilité passée.
La composition de la poussière martienne
La poussière qui recouvre Mars est principalement composée de minéraux riches en fer, dont l'oxyde de fer. Jusqu'à présent, les scientifiques pensaient que l'hématite, un oxyde de fer sec, était responsable de la couleur rouge de la planète. Cependant, les nouvelles analyses révèlent que la ferrihydrite, un minéral formé en présence d'eau froide, correspond mieux aux observations. Cette découverte remet en question les théories précédentes sur la formation de la rouille martienne.
a) Teinte ocre des régions claires de Mars observée le 14 août 2021 par l'Emirates Exploration Imager (R = 635 nm, G = 546 nm, B = 437 nm).
b) Mélange hyperfin (< 1 µm) ferrihydrite-basalte (ratio 1:2) en laboratoire, acquis dans des conditions ambiantes.
c) Comparaison d'un spectre orbital de poussière martienne (CRISM image FRT00009591) avec le spectre du mélange ferrihydrite-basalte. L'augmentation de la réflectance près de 0.5 µm est due au fer ferrique et à son absorption par transition d'électrons, dominant le spectre UV et le bleu. Les bandes spectrales NIR à 1.41 et 1.93 µm, associées à l'eau liée dans la ferrihydrite, ne sont pas détectées dans ces échantillons. L'augmentation caractéristique de réflectance entre 1 et 2.5 µm pour la ferrihydrite pure n'apparaît pas non plus, probablement en raison du mélange non linéaire avec la poudre de basalte. La bande à 3 µm pourrait être due à l'eau chimiquement liée dans la poussière martienne et l'échantillon de laboratoire.
Pour parvenir à cette conclusion, les chercheurs ont reproduit en laboratoire la poussière martienne en broyant des échantillons de basalte et de ferrihydrite. Ces échantillons ont ensuite été comparés aux données spectrales recueillies par les orbiteurs et rovers martiens. Les résultats montrent que la ferrihydrite est le meilleur candidat pour expliquer la teinte rouge de Mars. Cette méthode innovante a permis de recréer des conditions proches de celles de la planète rouge.
Les données des missions spatiales, comme celles de l'orbiteur Trace Gas Orbiter de l'ESA et du rover Curiosity de la NASA, ont joué un rôle clé dans cette découverte. En combinant ces observations avec des expériences en laboratoire, les scientifiques ont pu identifier la signature spectrale de la ferrihydrite dans la poussière martienne. Cette avancée ouvre la voie à une meilleure compréhension des processus chimiques qui ont façonné Mars.
Une histoire liée à l'eau
La présence de ferrihydrite suggère que Mars a connu des conditions humides il y a plusieurs milliards d'années. Ce minéral se forme rapidement en présence d'eau froide, ce qui indique que de l'eau liquide était autrefois abondante à la surface de la planète. Contrairement à l'hématite, la ferrihydrite conserve sa signature aqueuse même après des milliards d'années d'érosion et de dispersion par les vents martiens.
Cette découverte renforce l'idée que Mars a pu abriter des environnements propices à la vie. Les conditions nécessaires à la formation de la ferrihydrite, à savoir de l'eau liquide et de l'oxygène, suggèrent que la planète rouge a connu une période plus clémente que son état actuel, froid et sec. Cela ouvre de nouvelles perspectives sur l'habitabilité passée de Mars et la possibilité qu'elle ait pu soutenir des formes de vie microbiennes.
Le panneau gauche représente Mars ancien lors d'une phase d'altération chimique active, où l'hydratation et l'oxydation de la croûte basaltique produisent des eaux riches en ferrihydrite. Le ruissellement de fonte, déclenché par l'activité volcanique, transporte du fer ferrique insoluble vers les lacs de cratère et les bassins, formant des dépôts sédimentaires.
Le panneau droit illustre Mars moderne, où l'érosion redistribue les couches sédimentaires et disperse des matériaux fins, donnant à la planète son apparence ocre caractéristique. Schéma non à l'échelle.
Les missions futures, comme le rover Rosalind Franklin de l'ESA et le programme Mars Sample Return de la NASA, pourraient fournir des échantillons permettant de confirmer cette hypothèse. L'analyse directe de la poussière et des roches martiennes sur Terre permettrait de déterminer avec précision la quantité de ferrihydrite présente et de mieux comprendre les conditions environnementales qui régnaient sur Mars à l'époque de sa formation. Ces échantillons pourraient également révéler d'autres indices sur l'histoire de l'eau et de la vie sur la planète rouge.
Pour aller plus loin: Qu'est-ce que la ferrihydrite ?
La ferrihydrite est un minéral riche en fer et en eau, souvent associé à des environnements humides et froids. Sur Terre, on le trouve dans les sols et les sédiments lacustres, où il se forme rapidement en présence d'eau liquide et d'oxygène. Sa structure chimique particulière lui permet de retenir des molécules d'eau, ce qui en fait un indicateur précieux de conditions aqueuses passées.
Sur Mars, la présence de ferrihydrite suggèrerait que la planète ait connu des épisodes humides, même si son environnement actuel est extrêmement sec. Ce minéral se forme à des températures relativement basses, ce qui indique que l'eau liquide sur Mars devait être froide et probablement abondante pendant une période limitée. Contrairement à d'autres oxydes de fer, comme l'hématite, la ferrihydrite est moins stable à long terme, mais elle peut persister dans des conditions spécifiques, comme celles observées sur Mars.
La découverte de ferrihydrite dans la poussière martienne ouvrirait de nouvelles perspectives pour comprendre l'histoire de l'eau sur la planète rouge. En étudiant ce minéral, les scientifiques peuvent retracer les conditions environnementales qui régnaient sur Mars il y a des milliards d'années. Cela pourrait également aider à identifier les régions où la vie aurait pu émerger, renforçant l'intérêt des futures missions d'exploration.