Une étude, dont les résultats intitulés «Early oxidation of the martian crust triggered by impact» sont publiés dans la revue Science Advances, a permis de montrer, à partir de l'analyse d’une météorite martienne, qu’il y a 4,4 milliards d’années, la jeune atmosphère martienne était suffisamment chaude pour maintenir de l’eau à l’état liquide.

Relevons tout d'abord que, si «de nombreuses preuves géomorphologiques provenant des observations faites par des missions spatiales montrent que de l’eau liquide coulait à la surface de Mars très tôt dans l’histoire de la planète (il y a plus de 3,7 milliards d'années)», cette présence d’eau liquide «reste une énigme, puisqu’à cette époque notre Soleil était 30 % plus faible en terme de production d’énergie qu'il ne l'est aujourd'hui et ne réchauffait pas suffisamment la planète rouge pour y maintenir de l'eau à l’état liquide». Ce problème «qui se pose aussi pour la Terre, est connue sous le nom du 'paradoxe du jeune Soleil faible'».

Jusqu'à présent, les modèles développés indiquent «un réchauffement de l’atmosphère de Mars lié au dégazage de gaz à effet de serre par du magmatisme intense». Cependant, «la validation de ces modèles se heurte à la rareté d’échantillons martiens anciens». Néanmoins, «il est déjà possible d'analyser «quelques roches martiennes grâce aux météorites». Dans ce contexte, «la météorite martienne NWA 7533, aussi surnommée 'Black Beauty'» est une outil de choix.

Concrètement, cette météorite, qui est un «fragment de roches martiennes éjecté lors d’un impact», arrivée sur Terre «après un long voyage interplanétaire», et «découverte en 2011 au Maroc», se révèle «unique (parmi les quelques 300 météorites martiennes trouvées jusqu’à présent) par sa composition chimique similaire aux roches de l’hémisphère sud de Mars, et aussi par le fait qu’elle contienne les plus anciens fragments de la croûte de Mars connus, pouvant remonter à 4,4 milliards d'années».

Ainsi, en l'examinant, cette étude a trouvé «des indices sur le mécanisme qui aurait permis de maintenir un climat chaud à la surface de Mars pendant la période du 'jeune Soleil faible'», car il est apparu «en appliquant de nouveaux outils chimiques et isotopiques développés à l’Institut de physique du globe de Paris», que «les anciens fragments de la croûte martienne ont été formés lors de puissants impacts que la jeune planète a connus et que ces fragments ont subi une oxydation progressive au cours de leur refroidissement».

En fait, «les abondances isotopiques du titane contenu dans les fragments de croûte de la météorite» ont été analysées pour la première fois et il a été constaté «que les processus ayant conduit à leur composition particulière portent la signature d’une fusion et oxydation par impact».

En outre, «l’analyse isotopique de l’oxygène contenu dans les différentes inclusions de la météorite» montre, parallèlement, «une évolution de l’oxydation au cours du temps et confirme ainsi l’hypothèse d’une oxydation de la croûte liée à une fusion par impacts en présence d’eau, déjà présente sous forme de glace ou apportée par les impacteurs».

L’étude explique ainsi «que cette oxydation précoce de la croûte martienne par de l'eau a entrainé la libération de dihydrogène (H2) gazeux dans l'atmosphère martienne». De la sorte, «une quantité élevée de H2, gaz à effet de serre, dans une atmosphère épaisse de CO2 (comme celle de Mars) a, en réaction, entrainé un réchauffement de la surface de Mars de plusieurs dizaines de degrés».

Or, tandis que «le réchauffement transitoire de la planète dû à l'énergie cinétique liée aux impacts ne dure que quelques années, les effets de serre associés aux processus d'impacts peuvent induire des climats chauds, propices à la présence d’eau liquide, qui peuvent se maintenir des dizaines de millions d'années et ce malgré un 'jeune Soleil faible'».

Au bout du compte, cette étude apporte «un argument solide à l’hypothèse d’une croûte martienne primitive refondue par des impacts, ainsi qu’à celle d’un réchauffement par effet de serre permettant l’écoulement d’eau liquide sur Mars il y a plus de 4 milliards d’années».