Une étude, dont les résultats intitulés «Morphometric evidence of 3.6 Ga glacial valleys and glacial cirques in martian highlands: South of Terra Sabaea» sont publiés dans la revue Geomorphology, a permis de confirmer qu'il y a 3,6 milliards d'années (Ga), des glaciers ont érodé des vallées d'altitude aujourd'hui observables sur Mars, attestant pour la première fois d'un climat primitif froid et sec, prévu par les modèles.

Rappelons tout d'abord que «le scénario d'un climat primitif chaud et humide, qui fait de la jeune Mars une petite planète bleue» est «conforté par la découverte de traces d'anciens fleuves et des indices d'un océan global recouvrant tout l'hémisphère nord», tandis que «seuls les modèles climatiques» indiquaient, jusqu'ici, «la possibilité d'un dépôt de glace au niveau de la ceinture équatoriale, sur les hauts plateaux de l'hémisphère sud culminant à plus de trois kilomètres d'altitude au-dessus du niveau zéro martien».

Dans ce contexte, l'étude ici présentée apporte, «en identifiant dans cette région, des morphologies glaciaires âgées de 3,6 Ga, à savoir 83 vallées et une centaine de cirques», les «premières preuves géologiques aussi anciennes en faveur du climat froid»: plus précisément, ces paysages glaciaires, qui «ont été identifiés dans la région très cratérisée de Terra Sabaea, datée du Noachien (plus ancienne époque martienne entre 4,5 et 3,7 Ga) et qui s'étend à une latitude de seulement 5° en dessous de l'équateur», ont «été creusés dans les parois de deux cratères et les flancs d'une montagne».

Le plus grand des cratères, le cratère Dawes, qui «est le seul à porter un nom», concentre la «majorité des morphologies», soit «des vallées surmontées de cirques, des creux topographiques qui alimentent les glaciers en recueillant la neige» qui «se change en glace au fil du temps». Le recul de ces glaciers indique soit «que 83 glaciers reposaient dans ces vallées», soit «qu'il existait «un glacier global avec différentes langues».

Ces conclusions découlent d'une analyse géomorphologique comparative «entre les paysages martiens et terrestres, consistant à observer la forme des vallées (morphologie) et à les mesurer (géométrie), pour évaluer par exemple le rapport entre leur longueur et leur largeur». Concrètement, l'étude s'est appuyée «sur des images haute résolution (6 mètres/pixel) de Terra Sabaea, prises par la Context Camera (CTX) de la sonde de la Nasa Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), associées à des données topographiques dérivant des observations de la High Resolution Stereo Camera (HRSC) de la sonde européenne Mars Express».

Ensuite, ces vallées martiennes ont été comparées «avec de multiples paysages glacés sur Terre» ainsi que «d'anciennes vallées martiennes dont on sait qu'elles sont fluviales». Il a été alors constaté que, «comme les reliefs glaciaires sur Terre», les vallées de Terra Sabaea «ont une forme en U et sont plutôt courtes et larges avec un fond plat». Mesurant «entre 1 et 20 km de long, et 2 km de large en moyenne, voire jusqu'à 5 km de large pour les plus grandes d'entre elles», elles «sont relativement profondes, de 20 m à 200 m».

Pour leur part, les «vallées fluviales, autant sur Terre que sur Mars» ont «une forme en V» et «sont beaucoup plus longues que larges» et ramifiées. Cette différence de morphologie s'explique «par un agent érosif différent: de la glace d'un côté, qui s'écoule difficilement ; de l'eau liquide de l'autre, dont l'écoulement beaucoup plus facile crée des morphologies longues et sinueuses».

En outre, «les vallées glaciaires de Terra Sabaea se trouvent à une altitude beaucoup plus élevée que les vallées fluviales découvertes auparavant sur Mars : 3 km d'altitude en moyenne par rapport au niveau zéro de référence, soit 1,5 km au-dessus du niveau des hauts plateaux de l'hémisphère sud, surélevés par rapport aux terrains de l'hémisphère nord».

Pour l'étude, l'existence d'un «climat primitif froid et sec» sur Mars, n'exclue «pas pour autant l'hypothèse du climat chaud et humide», car un climat froid a pu régner en haute altitude, «tandis que les régions plus basses étaient concernées par un climat tempéré, favorable à l'écoulement d'eau liquide».

Ces glaciers «sont datés du passage de la fin du Noachien au début de l'Hespérien, une période de transition qui a vu l'océan boréal présumé (et l'eau liquide en général) se retirer en profondeur». En fait, «il y a 400 millions d'années d'écart» entre les glaciers de Terra Sabaea et l'océan, daté de 4 Ga, mais de récentes études suggèrent «qu'il a pu perdurer jusqu'à aussi récemment que 3,4 Ga» alors que «les glaciers ont quant à eux pu exister avant 3,6 Ga mais pas après», car cette date correspond à leur disparition.