Une équipe d'astronomes utilisant les données recueillies par l'engin spatial Mars Express a publié 29 images radar basse fréquence recueillies entre mai 2012 et décembre 2015. Prises ensemble, elles révèlent un changement dans la structure et la composition du matériau sous la surface du pôle Sud de Mars qui n'a jusqu'à présent qu'une seule explication: la présence d'eau liquide sous la surface de la planète rouge. Il s'agit d'une étape importante dans les 54 années d'exploration de Mars.

Cette découverte survient également après 15 ans de travail intellectuel des centaines de chercheurs, d'ingénieurs et de techniciens qui pilotent Mars Express et analysent les données qu'il renvoie, ainsi que des milliers d'autres qui opèrent les cinq autres orbiteurs martiens et deux rovers. Chaque mission a à la fois appris des missions précédentes et informé les missions suivantes. Ce n'est que grâce aux travaux des 17 dernières années d'une présence robotique constante faisant des découvertes scientifiques – y compris de nombreux indices d'eau souterraine – qu'un plan d'eau liquide stable sur Mars aurait pu être trouvé.

Les données ont été recueillies par une équipe de l'Agence spatiale italienne dirigée par Roberto Orosei, à l'aide de l’instrument Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding. Ils se sont concentrés sur une région située sous la surface de la calotte polaire sud de Mars, une région où l'on soupçonne depuis 31 ans la présence d'un lac souterrain. L'équipe a utilisé des techniques comme celles des satellites en orbite autour de la Terre qui ont détecté de l'eau liquide sous les calottes glaciaires en Antarctique et au Groenland. Grâce à leurs efforts de trois ans et demi et 29 passes au-dessus de la zone ciblée, ils ont découvert un lac de 20 km de large situé à 1,5 km sous la surface.

L'un des aspects révélateurs des données recueillies est que dans chaque image, les ondes radio produisent un écho, indiquant une poche de matériau ayant une densité différente de celle de la région environnante. Lorsque les chercheurs ont examiné de plus près le profil de l'écho, ils se sont rendu compte que la forme du matériau nouvellement découvert avait un fond rugueux et un dessus lisse. D'autres données indiquent que la poche de matériau est très probablement une caverne, c'est-à-dire une caverne ayant la bonne température et la bonne pression pour contenir de l'eau liquide.

Pour confirmer cette hypothèse, Orosei et son équipe ont généré une variété de modèles physiques qui pourraient expliquer les signaux d'ondes radio détectés. Ils ont examiné la composition du matériau des calottes polaires martiennes, les températures et les pressions sous la surface, les couches possibles de dioxyde de carbone et les différentes formes de la caverne. Dans le cadre de cette analyse systématique, les chercheurs ont non seulement confirmé leur idée originale, mais ils ont également montré que l'eau est partiellement saturée de sédiments provenant des matériaux environnants.

La recherche a également permis de déterminer que la région étudiée n'est pas particulièrement unique. Les conditions qui permettent à l'eau liquide d'exister sous cette région de 20 km devraient exister ailleurs sur la planète, ce qui signifie qu'il y a probablement de nombreuses mares d'eau souterraine sur Mars. Des études de suivi sont déjà en cours. Nathaniel Putzig, un astronome qui travaille sur l'orbiteur de reconnaissance de la NASA, a déjà planifié une analyse similaire à celle d'Orosei pour confirmer les données et approfondir l'étude des calottes glaciaires martiennes.

La recherche d'eau sur Mars remonte à une observation faite en 1877 par l'astronome italien Giovanni Schiaparelli, dans laquelle il a noté une série de canaux sur Mars. Bien qu'il ait été démontré par la suite qu'il s'agissait d'illusions d'optique, elles ont été mal traduites et popularisées en tant que canaux. Cette idée a été reprise par Percival Lowell, qui a utilisé l'idée des canaux pour promouvoir l'idée dans son livre «Mars et ses canaux» (1906) qu'il y avait un vaste et luxuriant écosystème sur Mars, avec une vie suffisamment intelligente pour que les canaux qui s'étendent sur toute la planète prennent l'eau des pôles pour irriguer la planète.

Les observations ultérieures ont rapidement montré que ses idées étaient fausses, et elles ont été définitivement abandonnées en 1964 lorsque Mariner 4 a terminé le premier survol de Mars, renvoyant de l'espace lointain les premières images d'une autre planète vers la Terre. Ils ont révélé un monde aride, sans activité géologique, marqué par des cratères et enfermé dans une mince couche de dioxyde de carbone. Même si ce n'était pas la planète Mars que tout le monde imaginait, à bien des égards, cela a augmenté l'attrait de la planète. Pour la première fois, on avait des images d'un monde étranger, un monde dont les habitants de la Terre ne savaient pratiquement rien. Les propositions de missions de suivi ont été soumises presque immédiatement à la NASA.

Parmi les missions les plus célèbres figurent les missions Viking 1 et 2, qui ont atterri sur Mars en 1975 et qui étaient principalement chargées de rechercher la vie sur Mars. Ce n'était pas le premier atterrissage réussi – ce crédit appartient à l'atterrisseur Mars 3 de l'Union soviétique – mais ils ont été les premiers atterrisseurs à accomplir leur tâche, qui consistait à échantillonner directement le sol, les roches et l'air environnants tout en cherchant des signes de vie. Bien qu'ils n'aient pas trouvé de signes de microorganismes, les images et les données qu'ils ont transmises à la Terre ont façonné à la fois la compréhension scientifique et la conception populaire de la planète rouge.

Bien que de nombreuses missions subséquentes aient été planifiées, il a fallu près de deux décennies avant qu'un engin spatial se rende de nouveau sur Mars. La fin du programme Apollo en 1973 a marqué la fin de l'élan donné à l'exploration spatiale par la course spatiale américano-soviétique. À ce moment-là, l'énergie intellectuelle utilisée pour la science fondamentale était en grande partie dirigée vers des activités militaristes, privant le programme spatial des deux pays de fonds et de main-d'œuvre. Vingt et un ans se sont écoulés avant qu'une autre sonde spatiale américaine entre avec succès dans l'orbite martienne, le Mars Global Surveyor de la NASA en 1996.

Vingt-deux ans plus tard, comme à chaque découverte d'eau liquide sur un autre monde, on se pose inévitablement la question: y a-t-il de la vie ? La matière a-t-elle suffisamment évolué ailleurs dans notre système solaire pour devenir aussi complexe qu'elle l'est sur Terre ? Ça vaut la peine de le découvrir.

(Article paru en anglais le 26 juillet 2018)