Une roche noire trouvée sur Mars intrigue les scientifiques : ce qu’elle contient n’est ni du fer ni du carbone, mais de l’eau ancienne

Une météorite martienne surnommée « Black Beauty », étudiée depuis la Terre, vient de livrer un indice inattendu sur l’ancienne histoire de Mars.

Cette roche noire, arrivée sur Terre après un impact colossal sur Mars, vient d’être radiographiée en détail par une équipe internationale. Les résultats, rapportés par le média scientifique en ligne américain The Daily Galaxy, renforcent l’idée qu’une eau liquide ancienne a longtemps circulé sur la planète rouge.

Une roche martienne de 4,48 milliards d’années sous les rayons X

Black Beauty, également cataloguée sous le nom NWA 7034, est un morceau de Mars tombé sur Terre sous forme de météorite. Sa particularité tient à son âge : plus de 4,48 milliards d’années, ce qui en fait l’un des plus anciens fragments martiens connus. Pour les planétologues, c’est une archive directe des tout débuts de la planète rouge.

Jusqu’ici, analyser de telles météorites signifiait souvent les découper ou les broyer, au risque d’endommager des échantillons rarissimes. Une équipe menée notamment par le Space Science and Technology Center de l’université Curtin, en Australie, a choisi une autre voie : la tomodensitométrie, une forme de scanner 3D comparable à ceux utilisés à l’hôpital.

En utilisant une imagerie par tomographie assistée par ordinateur (CT scan), les chercheurs ont pu visualiser l’intérieur de la météorite sans l’altérer. Chaque voxel (l’équivalent 3D d’un pixel) révèle la densité et la nature des minéraux présents dans la roche, couche par couche.

« La région que nous identifions comme la source de cet échantillon martien constitue une véritable fenêtre sur l’environnement le plus ancien des planètes, y compris la Terre, que notre planète a perdu à cause de la tectonique des plaques et de l’érosion », explique le chercheur Anthony Lagain, de l’université Curtin.

Autrement dit, Black Beauty ne raconte pas seulement l’histoire de Mars. Elle permet aussi d’entrevoir ce que la Terre pouvait être au tout début, avant que son relief ne soit entièrement remodelé.

Des fragments riches en hydrogène qui trahissent la présence d’eau

Les résultats détaillés de l’étude, présentés dans un article de la Technical University of Denmark mis en prépublication sur la plateforme arXiv, mettent en avant un composant inattendu au cœur de la météorite.

Les scientifiques ont repéré des fragments millimétriques de minéraux appelés « clastes » d’oxyhydroxydes de fer riches en hydrogène. Ces petits morceaux ne représentent qu’environ 0,4 % du volume total de l’échantillon, mais leur signification dépasse largement leur taille.

Ces inclusions indiquent que la météorite contient de l’eau ancienne, ces oxyhydroxydes pouvant concentrer jusqu’à 11 % de la teneur totale en eau de l’échantillon, selon les auteurs.

Les oxyhydroxydes de fer se forment dans des conditions spécifiques, impliquant des réactions entre minéraux, eau liquide et parfois des variations de température et de pression. Leur présence suggère donc un milieu où l’eau n’était pas seulement gelée, mais bien liquide et active, capable de transformer les roches.

Des clastes qui rappellent les observations du rover Perseverance

Les chercheurs soulignent que ces assemblages de minéraux altérés ne sont pas isolés. Ils ressemblent fortement à ceux déjà observés sur place, sur Mars, par le rover Perseverance de la NASA dans le cratère Jezero, une ancienne zone de delta fluvial étudiée précisément pour ses traces d’eau passée.

« Ces assemblages d’altération ressemblent étroitement à ceux observés dans les échantillons collectés par le rover Perseverance dans le cratère Jezero, où des oxyhydroxydes de fer hydratés sont également présents. Cette similitude suggère que ces phases pourraient représenter un vaste réservoir d’eau proche de la surface sur la jeune Mars », résument les auteurs.

Black Beauty ne provient pas du même secteur de Mars que le cratère Jezero. Pourtant, on y retrouve des signatures minérales analogues. Pour les scientifiques, cela renforce l’idée que l’eau liquide n’était pas confinée à une seule région, mais qu’elle a probablement circulé largement à la surface ou juste sous la surface de Mars il y a plusieurs milliards d’années.

• Âge de la météorite : plus de 4,48 milliards d’années
• Clastes d’oxyhydroxydes : environ 0,4 % du volume de l’échantillon
• Part de l’eau portée par ces clastes : jusqu’à 11 % de l’eau totale contenue dans l’échantillon
• Contexte : comparaison avec les échantillons du cratère Jezero étudiés par Perseverance

Une mission de retour d’échantillons… sans partir de la Terre

Pour les chercheurs, Black Beauty joue un rôle de « mission de retour d’échantillons » avant l’heure. Alors que la NASA travaille à rapporter sur Terre les carottes prélevées par le rover Perseverance, cette météorite martienne offre déjà un accès direct à des matériaux martiens, sans avoir à lancer de fusée.

« Pour la première fois, nous connaissons le contexte géologique du seul échantillon martien bréchique disponible sur Terre, dix ans avant que la mission Mars Sample Return de la NASA ne soit censée renvoyer les échantillons collectés par Perseverance dans le cratère Jezero », souligne Anthony Lagain.

La Mars Sample Return, destinée à récupérer des tubes d’échantillons scellés par Perseverance, fait face à des retards et à des incertitudes sur son calendrier. En attendant, les scientifiques exploitent au maximum ce qu’ils ont à disposition : les rares météorites martiennes tombées naturellement sur notre planète.

L’étude mentionne notamment l’usage d’un coffrage en titane, qui protège l’échantillon tout en permettant son imagerie interne. Les chercheurs parlent d’une « coquille » de titane, à travers laquelle les scanners CT peuvent lire comme à travers une carapace transparente, révélant la structure intime de la roche et la répartition des minéraux hydratés.

Pourquoi cette eau ancienne fascine autant les chercheurs

L’intérêt ne tient pas seulement au fait de confirmer une fois de plus la présence passée d’eau sur Mars. Ce qui intrigue les scientifiques, c’est la nature de cette eau, sa quantité, sa durée de présence et son rôle éventuel dans l’émergence de formes de vie primitives.

Les oxyhydroxydes de fer hydratés constituent d’excellents indicateurs de conditions aqueuses. Ils peuvent piéger des éléments chimiques, voire des signatures isotopiques capables de renseigner sur la température, la composition chimique des fluides et les réactions ayant eu lieu. Ce sont autant de paramètres scrutés dans la quête d’environnements « habitables » au sens scientifique.

Que change cette découverte pour un lecteur français ?

Pour un lecteur en France, Black Beauty illustre la manière dont la recherche spatiale avance souvent grâce à des approches « low cost » comparées aux grandes missions : ici, une roche trouvée sur Terre, combinée à des techniques d’imagerie proches du milieu médical, complète les observations des missions robotisées.

En France, le Centre national d’études spatiales (CNES) et de nombreux laboratoires universitaires participent à l’étude des météorites et contribuent aux instruments de missions comme Perseverance. Les roches martiennes tombées sur Terre sont examinées dans des laboratoires spécialisés, proches dans leur fonctionnement de ceux mobilisés pour les échantillons lunaires d’Apollo ou, demain, pour les futures roches martiennes de la mission Mars Sample Return.

Les techniques d’imagerie utilisées sur Black Beauty sont proches de celles déployées en France dans les grands instruments de rayons X et de neutrons, où des équipes analysent aussi bien des matériaux industriels que des roches planétaires.

Ce que signifie « oxyhydroxyde de fer » pour le grand public

Le terme « oxyhydroxyde de fer » peut sembler très technique. Il s’agit de minéraux composés de fer, d’oxygène et d’hydrogène, liés de façon particulière. Sur Terre, on rencontre parfois des oxyhydroxydes de fer dans certaines rouilles ou dépôts ferrugineux formés en présence d’eau. Leur structure cristalline retient des molécules d’eau ou des groupes hydroxyles, ce qui permet de remonter à l’existence de conditions aqueuses passées.

Dans une météorite martienne, la détection de tels minéraux ne signifie pas qu’elle « goutte » d’eau, mais qu’elle porte en mémoire, dans son réseau cristallin, des traces de cette eau ancienne. En étudiant leur composition précise, les chercheurs peuvent obtenir des indices sur la salinité, le pH ou la température de ces environnements martiens d’un autre âge.

Une pièce de puzzle dans la recherche de vie passée

Black Beauty ne prouve pas qu’il y a eu de la vie sur Mars. Elle montre en revanche que l’eau a circulé et qu’elle a modifié les roches, comme sur Terre aux débuts de l’histoire géologique. Or, les environnements où l’eau liquide persiste sont ceux que les astrobiologistes ciblent prioritairement pour traquer d’éventuelles traces de vie passée.

Chaque nouvelle météorite analysée avec ce niveau de détail ajoute une pièce au puzzle martien. Combinées aux mesures in situ de rovers comme Perseverance et Curiosity, ces données permettent de dresser une carte de plus en plus fine des régions autrefois humides de Mars, et de préparer les futures campagnes de retour d’échantillons qui, elles, apporteront des roches intactes, prélevées avec un contexte géologique parfaitement connu.