Le rover de la NASA découvre des traces d’anciens fleuves profondément enfouies sur Mars.

Un radar de subsurface embarqué sur le rover martien Perseverance de la Nasa a sondé le sol de Mars sur plusieurs dizaines de mètres. Il y révèle des structures cachées qui suggèrent un climat durable et riche en eau - nettement plus ancien que le delta bien connu au bord du cratère Jezero.

Comment Perseverance observe sous la surface martienne

Depuis 2021, Perseverance parcourt le cratère Jezero. Vu d’orbite, le site d’atterrissage évoquait depuis longtemps un ancien lac alimenté par une rivière, avec un delta. Les caméras et les analyses des roches à bord ont rapidement conforté cette lecture : des strates sédimentaires, des formes caractéristiques de delta et des dépôts de carbonates indiquent clairement la présence passée d’eau stagnante et d’eau en écoulement.

Mais cette histoire visible n’en est qu’une mince partie. Pour remonter plus loin dans le temps, la Nasa a doté le rover d’un instrument dédié : un radar de subsurface, du type de ceux utilisés sur Terre dans le BTP, en géophysique ou en archéologie.

Le fonctionnement est simple sur le principe : un émetteur envoie des ondes électromagnétiques haute fréquence dans le sous-sol. Selon la nature du milieu - poussière, sable, roche, glace - la vitesse de propagation et l’atténuation des ondes varient. Aux interfaces entre couches différentes, une partie de l’énergie est réfléchie. Un récepteur capte ces échos et, à partir du temps de trajet, on reconstitue une image des structures en profondeur.

Avec ce radar, Perseverance sonde jusqu’à 35 mètres sous la surface martienne - sans forer.

Plus la fréquence est élevée, plus l’image est fine, mais moins la pénétration est profonde. Les ingénieurs ont donc retenu un compromis adapté au rover : une portée suffisante pour explorer le passé géologique, tout en gardant assez de précision pour distinguer des éléments tels que des strates, des chenaux et des zones fracturées.

Des paléocours d’eau dissimulés sous le cratère Jezero

Les profils radar analysés montrent clairement que le terrain sous les roues du rover n’est pas une simple couche homogène de débris. On y observe au contraire des ensembles sédimentaires finement stratifiés, parfois inclinés, interrompus et empilés les uns sur les autres.

Les scientifiques interprètent ces signatures comme les vestiges d’un système fluvial ancien. Ils y ont reconnu :

• des chenaux de rivières fossiles recoupant des dépôts plus anciens ;
• des structures typiques de delta, où l’eau a déposé des éventails de sédiments ;
• des secteurs compatibles avec un réseau fluvial méandriforme ;
• d’éventuels cônes de déjection, comparables à ceux observés sur Terre au pied des reliefs.

L’ensemble rappelle fortement des paysages terrestres où des rivières ont, sur de longues durées, déplacé leurs tracés, construit des deltas, puis les ont remodelés ou détruits. Un scénario du même ordre semble s’être déroulé à Jezero - mais bien plus tôt qu’on ne l’imaginait.

De l’eau sur Mars active bien plus tôt et sur une durée plus longue

Le grand complexe deltaïque, très visible aujourd’hui à l’ouest de Jezero, est considéré comme relativement récent à l’échelle de l’histoire martienne. Il est daté du Noachien tardif au début de l’Hespérien, soit approximativement entre 3,7 et 3,5 milliards d’années avant aujourd’hui.

Les structures désormais mises en évidence par radar se situent en dessous, et sont donc antérieures. Elles indiquent l’existence d’un système de rivières et de deltas déjà en place plus tôt, au début du Noachien - sur une période comprise entre environ 4,2 et 3,7 milliards d’années.

Jezero était manifestement une région humide très tôt - et l’est restée sur une période bien plus longue qu’on ne le pensait jusqu’ici.

Cette lecture déplace la chronologie climatique de Mars : au lieu d’un bref épisode humide, les observations plaident pour une phase plus prolongée durant laquelle de l’eau liquide a circulé en surface. La fenêtre temporelle pendant laquelle des conditions favorables à la vie auraient pu exister s’élargit nettement.

Pourquoi le cratère Jezero est idéal pour la recherche de traces de vie

Avant même l’atterrissage, Jezero figurait parmi les sites les plus prometteurs pour rechercher des indices d’organismes anciens. Un lac associé à un delta offre plusieurs atouts pour préserver d’éventuels biomarqueurs. Les sédiments fins déposés au fond d’un lac peuvent emprisonner des molécules organiques et les protéger du rayonnement. Les deltas, eux, rassemblent des matériaux provenant de tout un bassin versant et concentrent en un point des traces potentielles de formes de vie.

Les découvertes sous la surface renforcent encore cet intérêt, car elles impliquent que :

• l’eau était présente plus tôt que ce qui avait été démontré jusqu’à présent ;
• l’endroit a été remanié à de multiples reprises par des écoulements sur des durées très longues ;
• plusieurs générations de deltas et de chenaux se sont succédé.

Plus les cycles d’écoulement, de dépôt puis d’enfouissement sont nombreux, plus la probabilité augmente qu’à un moment donné des signatures organiques aient pu apparaître et se conserver. Perseverance prélève précisément des échantillons dans ce type de sédiments, destinés à être rapportés ultérieurement sur Terre par une mission de retour d’échantillons.

Dans quelle mesure les images radar martiennes sont-elles fiables ?

Les données de radar de subsurface ne sont pas des photographies : elles ressemblent davantage à une échographie médicale, où l’interprétation joue un rôle central. C’est pourquoi les équipes croisent systématiquement plusieurs sources d’information :

• des profils radar enregistrés depuis différentes positions du rover ;
• des images de surface prises par les caméras ;
• des analyses chimiques et minéralogiques réalisées sur des échantillons de roches ;
• des comparaisons avec des structures analogues sur Terre.

Sur Terre, ce type de mesure sert par exemple à repérer des lits de rivières anciens, des digues ou des lignes de rivage enfouies. Les motifs observés à Jezero correspondent de manière étonnamment cohérente à des cas terrestres bien documentés. Une part d’incertitude subsiste néanmoins : sans carottes de forage profondes, il n’est pas possible d’attribuer chaque couche avec une certitude absolue. Mais l’extension spatiale importante des structures détectées rend très improbable l’idée qu’il s’agisse d’un simple hasard.

Glossaire : termes clés

Noachien : plus ancienne grande période de l’histoire martienne, il y a environ 4,1 à 3,7 milliards d’années. Beaucoup de cratères d’impact, ainsi que des indices d’une abondance d’eau.

Hespérien : époque suivante, comprise entre environ 3,7 et 3,0 milliards d’années. Le volcanisme s’intensifie, tandis que le climat devient plus sec et plus froid.

Delta : accumulation de dépôts à l’embouchure d’un cours d’eau, lorsque le courant ralentit et que les sédiments se déposent en forme d’éventail.

Cône de déjection : éventail de débris qui se forme lorsque l’eau entraîne des matériaux depuis une pente et les dépose au pied du versant.

Ce que ces résultats changent pour les prochaines missions vers Mars

Les nouvelles informations obtenues à Jezero influencent la préparation des missions à venir. Les zones où le radar de subsurface met en évidence d’anciens systèmes fluviaux et deltaïques deviennent encore plus attractives lors du choix des sites d’atterrissage. Ces secteurs pourraient abriter non seulement des sédiments très informatifs, mais aussi des réserves de glace - un élément crucial pour de futures missions habitées, qui auront besoin d’eau comme ressource.

Par ailleurs, la réussite de l’instrument de Perseverance montre l’intérêt d’équiper d’autres missions de dispositifs comparables, y compris sur d’autres corps célestes : par exemple des lunes à croûte de glace, ou des astéroïdes dont l’architecture interne reste mal connue.

Pour la recherche martienne, cela ouvre une approche différente : plutôt que de se limiter à la surface, il devient possible de cartographier de véritables archives géologiques enfouies. Chaque mètre de sédiment correspond à un chapitre de l’histoire climatique - et c’est précisément dans ces strates que pourraient se trouver les traces les plus anciennes d’un passé où la Planète rouge était peut-être vivante.