Une étude récente publiée dans la revue Nature, menée par une équipe de chercheurs dirigée par Alexander Berne – ancien étudiant de Caltech et aujourd’hui postdoctorant à l’Université de l’Arizona – révèle l’existence d’une anomalie thermique profonde sous la surface de Mars. Selon nos confrères de Futura Sciences, cette découverte pourrait bien expliquer l’un des plus grands mystères géologiques de la Planète rouge : la dichotomie nord-sud, cette différence radicale entre les deux hémisphères martiens.

Ce qu'il faut retenir

  • Une asymétrie thermique de 200 à 400 °C sépare les hémisphères nord et sud de Mars, avec un sud anormalement chaud et partiellement fondu.
  • Cette anomalie pourrait être liée à la dichotomie géologique entre les hautes terres cratérisées du sud et les plaines basses du nord.
  • Les données gravimétriques des missions Mars Global Surveyor, Mars Odyssey et Mars Reconnaissance Orbiter ont permis cette découverte.
  • L’origine de cette chaleur reste inconnue, mais plusieurs hypothèses sont avancées : un impact géant, une convection mantellique ou des structures géologiques isolantes.
  • Cette découverte pourrait éclairer l’histoire de Mars, notamment les périodes où la planète aurait pu abriter de l’eau liquide.

Une asymétrie thermique qui défie les modèles actuels

En analysant les variations du champ de gravité martien enregistrées par trois missions de la Nasa, les chercheurs ont mis en évidence une anomalie thermique s’étendant sur tout l’hémisphère sud. Selon Serina Diniega, chercheuse au Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la Nasa,

« les ondes sismiques s’atténuent plus rapidement dans le sud de Mars, ce qui suggère une région plus chaude que prévu. »
Cette différence de température, estimée entre 200 et 400 °C, est si marquée qu’elle pourrait expliquer, en partie, la dichotomie géologique observée entre les deux hémisphères.

Côté nord, les vastes plaines peu élevées contrastent avec les hautes montagnes et les cratères profonds de l’hémisphère sud. Pour les scientifiques, cette asymétrie reste l’un des grands mystères de Mars. Alexander Berne et son équipe ont utilisé des données gravimétriques collectées sur plusieurs décennies par les sondes Mars Global Surveyor (lancée en 1997), Mars Odyssey (2001) et Mars Reconnaissance Orbiter (2006). Ces mesures ont permis de reconstituer les variations de densité et de température sous la croûte martienne.

Les forces de marée, un rôle clé dans l’interprétation des données

Les orbites des trois sondes ne sont pas parfaitement circulaires en raison de l’orbite légèrement elliptique de Mars et de l’inclinaison de son axe de rotation. Ces variations génèrent des forces de marée qui déforment légèrement la planète. En étudiant ces déformations, les chercheurs ont pu modéliser l’intérieur de Mars et révéler une asymétrie thermique profonde.

Selon le communiqué du Caltech, ces forces de marée influencent la structure interne de la planète. Le Soleil, en raison de sa proximité relative, joue un rôle non négligeable dans ces variations. « Les modifications de la forme de Mars en réponse à ces forces ont permis de contraindre les modèles de son intérieur », explique l’étude. Les résultats suggèrent que l’hémisphère sud pourrait abriter des régions partiellement fondues, une hypothèse renforcée par les données sismiques de la mission InSight, qui avait déjà révélé une atténuation plus rapide des ondes dans cette zone.

Un mystère persistant : pourquoi cette chaleur ?

Si la présence de cette anomalie thermique est désormais établie, son origine reste inconnue. Le communiqué du Caltech évoque plusieurs hypothèses. La première implique un impact géant ayant libéré une quantité colossale d’énergie dans l’hémisphère nord, chauffant préférentiellement cette région il y a des milliards d’années. Une autre piste suggère une convection spontanée dans le manteau de l’hémisphère sud, capable de concentrer la chaleur en profondeur. Enfin, des structures géologiques épaisses pourraient agir comme une couverture isolante, empêchant la dissipation normale de la chaleur interne.

Pour l’instant, aucune de ces explications ne fait consensus. « L’origine de cette anomalie thermique reste inconnue », reconnaît le communiqué. Cette incertitude alimente les débats parmi les planétologues, d’autant que les implications de cette découverte pourraient être majeures. Une meilleure compréhension de cette dichotomie pourrait en effet éclairer l’histoire climatique de Mars, notamment les périodes où la planète aurait pu abriter de l’eau liquide en surface.

Et maintenant ?

Les chercheurs espèrent désormais affiner leurs modèles en intégrant les données de la mission InSight, dont l’instrument sismique Seis a déjà permis de sonder l’intérieur de Mars. Une prochaine étape consisterait à comparer ces résultats avec ceux obtenus par les futures missions martiennes, comme Mars Sample Return, dont le retour d’échantillons sur Terre est prévu pour la fin de la décennie 2030. En attendant, les données gravimétriques continueront d’être analysées pour tenter de percer le mystère de cette chaleur anormale.

Un pas de plus vers l’histoire de Mars et son habitabilité passée

Cette découverte s’inscrit dans une série de révélations récentes sur la structure interne de Mars. Après la Terre et la Lune, la Planète rouge devient le troisième corps céleste rocheux dont l’intérieur est mieux connu grâce à la sismologie. Les données d’InSight, qui a fonctionné jusqu’en 2022, ont révélé une croûte, un manteau et un noyau distincts, confirmant que Mars possède une structure interne similaire à celle de la Terre, bien que de taille réduite.

Pour les exobiologistes, cette avancée est cruciale. Si l’anomalie thermique a effectivement joué un rôle dans la formation de bassins ou de réserves d’eau souterraines, elle pourrait avoir contribué à créer des environnements propices à la vie, au moins à l’échelle microbienne. « Cela pourrait aider à résoudre une vieille énigme », souligne Alexander Berne. Reste à déterminer si cette chaleur a persisté suffisamment longtemps pour permettre l’émergence de conditions favorables, ou si elle n’a été que transitoire.

Une planète encore pleine de surprises

Mars continue de fasciner les scientifiques, comme en témoignent les récentes découvertes réalisées par les rovers Curiosity et Perseverance. Ces engins, couplés aux orbiteurs comme Mars Express de l’ESA, fournissent des images et des données d’une précision inédite. Par exemple, la caméra HiRISE de la sonde Mars Reconnaissance Orbiter a permis de cartographier la surface avec une résolution de 10 mètres par pixel, offrant des perspectives inédites sur la géologie martienne.

Pour autant, de nombreuses questions subsistent. Pourquoi cette asymétrie thermique est-elle si marquée ? Comment a-t-elle évolué au fil du temps ? Et surtout, quel rôle a-t-elle joué dans l’histoire de Mars ? Autant de pistes qui devraient animer les recherches dans les années à venir. Une chose est sûre : la Planète rouge n’a pas fini de révéler ses secrets.

Cette dichotomie, qui oppose les hautes terres cratérisées du sud aux plaines basses du nord, est l’une des caractéristiques géologiques les plus marquantes de Mars. Elle pourrait avoir influencé la distribution de l’eau liquide à sa surface et, par conséquent, les conditions d’habitabilité passée de la planète. Comprendre son origine permet donc de mieux reconstituer l’histoire climatique et géologique de Mars.