Le mystère du bassin d’Utopia Planitia
La planète Mars n’a pas toujours été le monde aride que nous observons aujourd’hui. Des recherches antérieures avaient déjà indiqué que le plus grand bassin septentrional de la planète, nommé Utopia Planitia, abritait autrefois une vaste étendue d’eau. Les scientifiques soupçonnaient la présence de cet océan primitif depuis plusieurs années au vu des caractéristiques topographiques de la région.
Cependant, les détails chronologiques entourant l’existence de cette masse d’eau restaient jusqu’à présent indéterminés. Il manquait aux chercheurs des éléments tangibles pour dater avec précision l’apparition et la disparition de cet environnement aquatique, laissant de nombreuses questions en suspens quant à l’histoire hydrologique martienne.
La situation vient d’évoluer avec l’identification d’un anneau de minéraux dans cette même région. Cette formation géologique a permis aux scientifiques de reconstituer la chronologie des événements qui s’y sont déroulés. Les détails de cette chronologie océanique et ses implications concernant la vie sur Mars sont exposés dans une nouvelle étude publiée dans la revue Nature Communications.
La signature géologique d’un ancien océan
Pour comprendre cette découverte, il faut s’intéresser aux oxydes et hydroxydes de manganèse, couramment désignés sous le terme global de (hydr)oxydes de manganèse. Ces composés agissent comme de véritables indicateurs géologiques des océans du passé, en particulier au niveau des anciennes interfaces entre l’eau et l’air. Les minéraux de manganèse présentent la particularité de réagir très facilement au contact de l’oxygène.
Dans des eaux anoxiques, c’est-à-dire pauvres en oxygène, le manganèse se maintient sous une forme dissoute et soluble. En revanche, lorsque l’oxygène devient disponible, que ce soit par le biais de la photosynthèse ou par une accumulation atmosphérique, le manganèse s’oxyde. Il se transforme alors en oxydes solides insolubles, qui sédimentent et deviennent des signatures durables de l’activité de l’eau.
Ce processus mène à la formation de ce que les chercheurs appellent un « anneau de baignoire ». Ces (hydr)oxydes de manganèse s’accumulent à la frontière où le manganèse dissous dans l’eau rencontre l’oxygène de l’air. Cela forme une sorte de tache sur tout le périmètre, un phénomène comparable aux traces laissées par de l’eau sale stagnant longtemps dans une baignoire avant d’être vidée. En géologie, ces anneaux dessinent les contours précis des anciens rivages. Sur Terre, des formations similaires ont été identifiées dans diverses régions, prouvant la présence passée de lacs peu profonds et de zones côtières.
L’intelligence artificielle au service de l’exploration spatiale
Sur la planète rouge, les (hydr)oxydes de manganèse forment un « anneau de baignoire » très net à des altitudes spécifiques au sein d’Utopia Planitia. Pour parvenir à cette conclusion, l’équipe à l’origine de cette nouvelle étude a mobilisé une quantité massive de données infrarouges à ondes courtes, abrégées sous l’acronyme SWIR par la communauté scientifique.
Ces relevés proviennent de trois instruments spatiaux distincts : le rover chinois Zhurong, l’orbiteur OMEGA de l’Agence spatiale européenne (ESA) et l’orbiteur CRISM de la NASA. L’objectif était d’identifier et de quantifier précisément ces minéraux. Face au volume d’informations, les scientifiques ont conçu un modèle d’apprentissage en profondeur baptisé SCANet, pour Spectral Contrastive-Aware Network. Ce système a été spécifiquement développé pour capturer les caractéristiques diagnostiques uniques des (hydr)oxydes de manganèse.
Le modèle a ensuite analysé un total de 5 781 762 spectres SWIR martiens. L’analyse a démontré que les concentrations en (hydr)oxydes de manganèse augmentaient avec l’altitude. Celles-ci sont passées de 2,7 % en poids à 7,4 % en poids sur une plage d’élévation d’environ 10 mètres. Au-dessus de cette limite, les concentrations ont chuté drastiquement, délimitant physiquement l’ancien niveau de l’eau.
Une chronologie ancrée dans l’époque hespérienne
La position précise de cet anneau fournit des indications directes sur l’époque de sa formation. Selon l’équipe de recherche, l’emplacement de cette structure indique qu’elle s’est constituée durant l’époque hespérienne. Il s’agit d’une période géologique de Mars qui s’est déroulée il y a environ 3,7 à 3,0 milliards d’années. L’époque hespérienne a marqué la transition entre un monde martien plus chaud, plus humide et volcaniquement actif, vers une planète froide, sèche et poussiéreuse.
Les auteurs de l’étude écrivent : « Globalement, la distribution spatio-temporelle de MnO x offre un indicateur fiable des transitions critiques dans l’évolution des environnements aqueux de surface au fil du temps sur Mars. Elle révèle que la transition hespérienne-amazonienne (il y a environ 3,0 milliards d’années) a probablement perturbé les environnements d’eau de surface habitables en raison de l’activité volcanique accrue dans Utopia Planitia, marquant un point critique dans l’histoire géologique de Mars où le potentiel d’évolution prébiotique ultérieure sur la surface a été considérablement réduit. »
L’équipe explique qu’avec le temps, l’océan s’est asséché. Ce phénomène est visible à travers la régression de la concentration des dépôts d'(hydr)oxydes de manganèse le long des rivages. Au final, ils ont calculé que l’océan a subsisté pendant environ 0,8 à 1,5 million d’années. À ce sujet, les auteurs précisent : « Cela donne une durée finale estimée de 0,8 à 1,5 million d’années pour la présence de conditions aqueuses stables dans Utopia Planitia. Cette échelle de temps dépasse considérablement ce qui est généralement attendu pour l’activité de l’eau de surface transitoire sur Mars, suggérant qu’Utopia Planitia abritait un système aquatique à longue durée de vie et en évolution pendant l’époque hespérienne, plutôt qu’une masse d’eau éphémère ou s’évaporant rapidement. »
Les implications pour la vie et l’exploration future
Les chercheurs soulignent que bien que ces résultats ne fournissent pas de preuve directe de l’existence d’une vie ancienne, ils suggèrent que Mars pourrait avoir offert un environnement propice à l’initiation des premières formes de vie. La chronologie de l’océan correspond à l’échelle de temps minimale requise pour la chimie prébiotique. De plus, elle chevauche temporellement la période durant laquelle les scientifiques estiment que les premières formes de vie sont apparues sur Terre, il y a approximativement 3,4 milliards d’années.
Les conditions favorables à la vie auraient pu s’étendre jusque dans la période géologique suivante, appelée l’Amazonien. Les auteurs notent : « Si la formation ou la redistribution de MnO x s’est produite pendant l’Amazonien, cela suggérerait que Mars pourrait avoir maintenu des environnements d’eau liquide épisodiques ou localisés de manière significative plus tard que ce qui est traditionnellement supposé. »
Dans une perspective orientée vers l’avenir, les auteurs évoquent le potentiel de ces découvertes pour une éventuelle habitation humaine sur Mars. Ils avancent que l’oxygène peut être produit en utilisant les (hydr)oxydes de manganèse pour des réactions de séparation de l’eau. Ces réactions génèrent de l’oxygène par photocatalyse, ce qui pourrait potentiellement soutenir les activités humaines ou même participer à la terraformation de la planète. Une telle réalisation reste évidemment une perspective à très long terme.
Détails de la publication : L’étude de Bingxu Hou et ses collaborateurs s’intitule « Manganese (Hydr)oxides record the dynamic evolution of a million-year Hesperian Ocean in Utopia Planitia, Mars » et a été publiée en 2026 dans la revue Nature Communications (DOI: 10.1038/s41467-026-72858-y). Des informations supplémentaires sur la revue sont disponibles sur la page de Nature Communications.
Selon la source : phys.org
Un ancien océan sur Mars : le mystère de l’anneau de baignoire enfin dévoilé
