Peu de recharge des eaux souterraines dans l’aquifère antique de Mars, selon de nouveaux modèles


Mars était autrefois un monde humide. Les archives géologiques de la planète rouge montrent des traces d'eau coulant à la surface, depuis les deltas des rivières jusqu'aux vallées creusées par des crues soudaines massives.

Mais une nouvelle étude montre que quelle que soit la quantité de pluie tombée à la surface de l’ancienne Mars, très peu de pluie s’est infiltrée dans un aquifère situé dans les hautes terres du sud de la planète.

Un étudiant diplômé de l'Université du Texas à Austin a fait cette découverte en modélisant la dynamique de la recharge des eaux souterraines de l'aquifère à l'aide de diverses méthodes, allant des modèles informatiques aux simples calculs superficiels.

Quel que soit le degré de complexité, les résultats ont convergé vers la même réponse : une minuscule recharge de 0,03 millimètre d’eau souterraine par an en moyenne. Cela signifie que partout où la pluie est tombée dans le modèle, seulement 0,03 millimètre par an en moyenne auraient pu pénétrer dans l'aquifère et produire les reliefs restant sur la planète aujourd'hui.

À titre de comparaison, le taux annuel de recharge des eaux souterraines des aquifères Trinity et Edwards-Trinity Plateau qui alimentent San Antonio en eau varie généralement de 2,5 à 50 millimètres par an, soit environ 80 à 1 600 fois le taux de recharge de l'aquifère martien calculé par les chercheurs.

Il existe diverses raisons potentielles à ces faibles débits d'eau souterraine, a déclaré l'auteur principal Eric Hiatt, doctorant à la Jackson School of Geosciences. Lorsqu’il pleuvait, l’eau aurait pu se répandre principalement sur le paysage martien sous forme de ruissellement. Ou peut-être qu’il n’a tout simplement pas beaucoup plu.

Ces découvertes peuvent aider les scientifiques à limiter les conditions climatiques capables de produire des précipitations au début de Mars. Ils suggèrent également un régime d’eau très différent sur la planète rouge de celui qui existe aujourd’hui sur Terre.

“Le fait que les eaux souterraines ne soient pas un processus aussi important pourrait signifier que d'autres choses le sont”, a déclaré Hiatt. “Cela pourrait amplifier l'importance du ruissellement, ou cela pourrait signifier qu'il n'a tout simplement pas plu autant sur Mars. Mais c'est fondamentalement différent de la façon dont nous pensons à Mars. [water] sur Terre.”

Les résultats ont été publiés dans la revue Icare. Les co-auteurs de l'article sont Mohammad Afzal Shadab, doctorant à la Jackson School et les professeurs Sean Gulick, Timothy Goudge et Marc Hesse.

Les modèles utilisés dans l'étude fonctionnent en simulant l'écoulement des eaux souterraines dans un environnement « à l'état stable » où les entrées et sorties d'eau dans l'aquifère sont équilibrées. Les scientifiques ont ensuite modifié les paramètres affectant l'écoulement – par exemple, l'endroit où tombe la pluie ou la porosité moyenne de la roche – et ont observé quelles autres variables devraient changer pour maintenir l'état stable et dans quelle mesure ces charges sont plausibles.

Alors que d'autres chercheurs ont simulé l'écoulement des eaux souterraines sur Mars à l'aide de techniques similaires, ce modèle est le premier à intégrer l'influence des océans qui existaient à la surface de Mars il y a plus de trois milliards d'années dans les bassins Hellas, Argyre et Borealis.

L'étude intègre également des données topographiques modernes collectées par satellite. Le paysage moderne, a déclaré Hiatt, préserve encore l'une des caractéristiques topographiques les plus anciennes et les plus influentes de la planète – une différence d'altitude extrême entre l'hémisphère nord – les basses terres – et l'hémisphère sud – les hautes terres – connues sous le nom de « grande dichotomie. » Cette dichotomie préserve les signes de remontées d’eaux souterraines passées au cours desquelles les eaux souterraines sont remontées de l’aquifère jusqu’à la surface. Les chercheurs ont utilisé des marqueurs géologiques de ces événements d’upwelling passés pour évaluer différents résultats du modèle.

À travers différents modèles, les chercheurs ont constaté que le taux moyen de recharge des eaux souterraines de 0,03 millimètres par an correspond le mieux à ce que l'on sait des archives géologiques.

La recherche ne vise pas seulement à comprendre le passé de la planète rouge. Cela a également des implications pour l’exploration future de Mars. Comprendre l'écoulement des eaux souterraines peut aider à savoir où trouver de l'eau aujourd'hui, a déclaré Hiatt. Que vous recherchiez des signes de vie ancienne, essayiez de soutenir les explorateurs humains ou produisiez du carburant pour fusée pour rentrer sur Terre, il est essentiel de savoir où se trouverait probablement l'eau.

La recherche a été financée par la NASA, l’Institut de géophysique de l’Université du Texas et le Centre UT pour l’habitabilité planétaire.

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