Les autres planètes du Système Solaire

Auteur: Martin Turbet

Mars - L'énigme des réseaux de rivières

Mars est aujourd'hui une planète froide et sèche. Sa température de surface moyenne est d'environ -70°C et sa pression de surface de 6 millibars. Sous ces conditions, l'eau à la surface de Mars n'existe que sous sa forme de glace, en équilibre avec de la vapeur d'eau présente dans l'atmosphère. Pourtant, un grand nombre d'indices suggère que Mars fut autrefois une planète qui possédait toutes les caractéristiques nécessaires pour être habitable ...

Les réseaux de rivière

En 1972, la sonde Mariner 9 découvre pour la première fois des lacs et des réseaux de rivière à la surface de Mars. Leur présence suggère que l'atmosphère de Mars fut un jour suffisamment chaude et épaisse pour que de l'eau liquide soit stable à sa surface, et capable d'éroder Mars pour former lacs et rivières. La grande majorité de ces réseaux de rivières ont été observés sur des terrains datés de plus de 3,5 milliards d'années, en utilisant la méthode de comptage par cratères. Depuis, la présence de grandes quantités d'eau liquide sur Mars autrefois a été confirmée par de multiples observations géomorphologiques et minéralogiques effectuées depuis des satellites en orbite ou grâce à des robots (rovers) à la surface.

Pourtant, il y a 3,5 milliards d'années, le Soleil était 25% moins brillant qu'aujourd'hui. Mars recevait alors 35% du flux solaire que nous recevons actuellement sur Terre. Difficile donc d'expliquer la formation de ces rivières et encore plus d'imaginer que Mars ait pu un jour être habitable.

Réseau de rivières martien - Warrego Valles
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Photographie de réseaux de rivières martiens situés dans la région de Warrego Valles.
Crédit : NASA

Les scénarios possibles

Les leçons à tirer

L'exemple de Mars montre d'abord qu'une planète a pu être propice à l'eau liquide en surface (et donc propice à une vie capable de photosynthèse) en recevant un flux d'énergie solaire faible, si faible qu'il reste difficile de l'expliquer avec les modèles climatiques. La planète Mars primitive nous offre donc une référence empirique sur la limite extérieure de la zone habitable.

L'exemple de Mars met aussi en évidence le fait que pour rester habitable, et en particulier propice à une vie capable d'évoluer en surface, il faut pouvoir conserver son atmosphère en évitant sa perte par échappement dans l'espace et en recyclant les volatiles piégés à la surface par réaction chimique.

Mars est enfin un exemple de l'habitabilité de type 2: la vie aurait pu démarrer dans des conditions favorables, avec de l'eau liquide en surface. Après avoir atteint une complexité suffisante, elle pourrait subsister malgré les conditions arides actuelles, notamment en profondeur.

Vénus, une planète où l'effet de serre s'est emballé

Vénus est le meilleur exemple pour illustrer ce qu'il arrive à une planète trop proche de son étoile.

De prime abord, Vénus est une planète très similaire à la Terre. C'est une planète tellurique, comme la Terre. Son rayon équatorial et sa masse valent respectivement 0,949 fois et 0,815 fois ceux de la Terre.

Pourtant, la surface et l'atmosphère de Vénus sont bien différentes de celles de la Terre. Vénus a aujourd'hui une température de surface moyenne de 480°C et une pression de surface de 90 bars. L'atmosphère de Vénus est essentiellement composée de CO 2 et la vapeur d'eau ne représente que 0.002% (20 ppm) de la composition de son atmosphère. Si jamais l'eau présente dans l'atmosphère de Vénus devait se condenser à sa surface, cela créerait une couche d'eau liquide de seulement 3 centimètres !! Et pourtant, tout indique que Vénus et la Terre étaient initialement composées des mêmes ingrédients.

Vénus et la Terre (proportions respectées)
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Vénus et la Terre ont une taille similaire. Pourtant, leurs climats respectifs sont aujourd'hui bien différents.
Crédit : NASA (Magellan/Apollo 17)

Où est passé l'eau de Vénus ?

L'eau est une molécule abondante dans la galaxie. C'est aussi le cas sur Terre, sur Mars ... Cependant, l'eau est présente en quantité très limitée sur Vénus ! Il est probable que Vénus ait eu de l'eau en quantité importante lors de sa formation. Mais si c'est le cas, elle n'a pas été capable de la garder. Du fait de la température de surface élevée de Vénus, l'eau (initialement peut-être liquide) se serait transformée progressivement en vapeur d'eau. L'échappement atmosphérique de l'hydrogène présent dans l'eau aurait alors transformé Vénus en la planète sèche que nous connaissons aujourd'hui.

Au début des années 1990, la sonde spatiale américaine Magellan est envoyée en orbite de Vénus. Son radar révèle avec une précision alors inégalée la topographie de la planète, nous indiquant que l'eau liquide n'a pas pu couler sur Vénus depuis au moins 1 milliard d'années ! Cette observation permet d'établir une limite empirique de la limite chaude de la Zone Habitable : il y a 1 milliard d'années, Vénus (qui recevait alors 1,76 fois le flux solaire reçu actuellement sur Terre) n'était pas habitable. Mais l'activité volcanique intense à la surface de Vénus, à l'origine du resurfaçage de la surface de Vénus, ne permet pas de remonter plus loin qu'un milliard d'années dans l'histoire de la planète : il est donc très difficile pour l'instant de savoir si Vénus a pu un jour posséder des océans à sa surface.

Vénus a-t-elle un jour été habitable ? Y'a-t-il de la vie dans l'atmosphère vénusienne (Vénus pourrait être habitable au sens de la classe II grâce aux gouttelettes d'eau présentes dans son atmosphère) ? Un certain nombre de missions spatiales à venir pourraient nous en apprendre davantage ...