Mars Global Map of Hydrated Minerals

New Mars Water Map Will Prove Invaluable for Future Exploration Missions

Les données de Mars Express de l’ESA et de Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA ont été utilisées pour créer la première carte mondiale détaillée des gisements de minéraux hydratés sur Mars. Voir ci-dessous pour une version annotée avec les types de minéraux et les abondances. Crédit : ESA/Mars Express (OMEGA) et NASA/Mars Reconnaissance Orbiter (CRISM)

Une nouvelle carte de

Mars
Mars est la deuxième plus petite planète de notre système solaire et la quatrième planète à partir du soleil. C’est un monde poussiéreux, froid et désertique avec une atmosphère très ténue. L’oxyde de fer est répandu à la surface de Mars, ce qui lui donne sa couleur rougeâtre et son surnom. "La planète rouge." Le nom de Mars vient du dieu romain de la guerre.

” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>Mars is altering our perception of the planet’s watery past, and indicating potential landing sites for future missions.

The map shows mineral deposits across the red planet. It has been painstakingly created over the last decade using data from ESA’s Mars Express Observatoire pour la Mineralogie, l’Eau, les Glaces et l’Activité (OMEGA) instrument and

Specifically, the map displays the locations and abundances of aqueous minerals. These come from rocks that have been chemically transformed by the action of water in the past, and have typically been converted into clays and salts.

Global Map of Hydrated Minerals on Mars

Data from two Mars missions have been used to create the first detailed global map of hydrated mineral deposits on Mars. These minerals are predominately clays and salts, and can be used to tell the history of water in the planet’s various regions. For the most part, the clays were created on Mars during its early wet period, whereas many of the salts that are still visible today were produced as the water gradually dried up.
Various landing sites and areas of interest are shown on the map. Mawrth Vallis is an ancient water outflow channel that is rich in clays. Oxia Planum is another clay-rich region and has been selected as the landing site for ESA’s Rosalind Franklin rover. Meridiani Planum straddles the martian equator and was the landing spot for NASA’s Mars Exploration Rover Opportunity in 2004. Valles Marineris is one of the largest canyons in the Solar System. Gale crater and Jezero crater were the landing sites of NASA’s Curiosity and Perseverance rovers in 2012 and 2020 respectively.
The clays shown on the map include iron and magnesium phyllosilicates, zeolites, and aluminosilicate clays. The salts shown are carbonates made of carbon and oxygen. Credit: ESA/Mars Express (OMEGA) and NASA/Mars Reconnaissance Orbiter (CRISM)

On Earth, clays are created when water interacts with rocks, with different conditions giving rise to different types of clays. For instance, clay minerals such as smectite and vermiculite form when relatively small amounts of water interact with the rock. Therefore, they retain mostly the same chemical elements as the original volcanic rocks. In the case of smectite and vermiculite, those elements are iron and magnesium. The rocks can be altered more when the amount of water is relatively high. Soluble elements tend to be carried away leaving behind aluminum-rich clays such as kaolin.

The big surprise for researchers is the prevalence of these minerals. Ten years ago, planetary scientists only knew of around 1000 outcrops on Mars. This made them interesting as geological oddities. However, the new map has reversed the situation, revealing hundreds of thousands of such areas in the oldest parts of the planet.

“This work has now established that when you are studying the ancient terrains in detail, not seeing these minerals is actually the oddity,” says John Carter, Institut d’Astrophysique Spatiale (IAS) and Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM), Université Paris-Saclay and Aix Marseille Université, France.

Mars Express de l’ESA et Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA ont cartographié les roches riches en eau partout sur Mars. La nouvelle carte mondiale change notre façon de penser au passé aquatique de la planète et montre où les futures missions pourraient atterrir pour une exploration plus approfondie. Une grande surprise est la prévalence de ces minéraux, car la carte révèle des centaines de milliers d’endroits touchés par l’eau dans les parties les plus anciennes de la planète. Les nouvelles données aideront à répondre à des questions intéressantes sur l’histoire climatique de Mars, si l’eau était globalement persistante ou limitée à des épisodes brefs et intenses, et si les conditions étaient propices à la vie. Crédit : ESA – Agence Spatiale Européenne

Il s’agit d’un changement de paradigme dans notre compréhension de l’histoire de la planète rouge. Il semblait plausible que l’eau soit limitée dans son étendue et sa durée en raison de la plus petite quantité de minéraux aqueux dont nous savions auparavant qu’ils étaient présents. Cependant, il ne fait aucun doute que l’eau a joué un rôle très important dans la formation de la géologie de la planète entière.

Maintenant, la question clé à ce stade est de savoir si l’eau était persistante ou confinée à des épisodes plus courts et plus intenses. Bien qu’il ne fournisse pas encore de réponse définitive, les nouveaux résultats donnent certainement aux scientifiques un outil plus puissant pour rechercher la réponse.

“Je pense que nous avons collectivement trop simplifié Mars”, déclare Carter. Il explique que les planétologues ont eu tendance à penser que seuls quelques types de minéraux argileux ont été créés sur Mars pendant sa période humide, puis, à mesure que l’eau séchait progressivement, des sels ont été produits sur toute la planète.

Cette nouvelle carte montre qu’elle est plus compliquée qu’on ne le pensait auparavant. Alors que de nombreux sels martiens se sont probablement formés plus tard que les argiles, la carte montre de nombreuses exceptions où il y a un mélange intime de sels et d’argiles. Certains sels sont même censés être plus anciens que certaines argiles.

Eau riche en minéraux dans le cratère Jezero

Jezero Crater et ses environs sur Mars montrent une riche variété de minéraux qui ont été altérés par l’eau dans le passé de la planète. Ces minéraux sont principalement des argiles et des sels carbonatés. Parmi les minéraux identifiés dans cette région particulière, le carbonate est un sel, les phyllosilicates de Fe/Mg sont des argiles riches en fer et en magnésium, et la silice hydratée est une forme de dioxyde de silicium qui forme l’opale de pierre précieuse sur Terre. . Les données de premier plan ont été obtenues à partir d’une carte minérale mondiale produite par Mars Express de l’ESA et Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA. Le rover Perseverance de la NASA, qui a atterri sur Mars en 2020, explore actuellement Jezero Crater et ses environs. Crédit : ESA/Mars Express (OMEGA et HRSC) et NASA/Mars Reconnaissance Orbiter (CRISM et HiRISE)

“L’évolution de beaucoup d’eau à pas d’eau n’est pas aussi claire que nous le pensions, l’eau ne s’est pas arrêtée du jour au lendemain. Nous voyons une grande diversité de paramètres géologiques, donc aucun processus ou chronologie unique ne peut expliquer l’évolution de la minéralogie de Mars. C’est le premier résultat de notre étude. La seconde est que si vous excluez les processus de vie sur Terre, Mars présente une diversité de minéralogie dans des contextes géologiques, tout comme la Terre », dit-il.

En d’autres termes, plus nous regardons de près, plus le passé de Mars devient complexe.

Les instruments OMEGA et CRISM sont idéaux pour cette enquête. Leurs ensembles de données sont très complémentaires, opérant dans la même gamme de longueurs d’onde et sensibles aux mêmes minéraux. Le CRISM fournit de manière unique des images spectrales haute résolution de la surface (jusqu’à 15 m/pixel) pour des parcelles très localisées de Mars, ce qui le rend le mieux adapté à la cartographie de petites régions d’intérêt, telles que les sites d’atterrissage de rover. Par exemple, la cartographie montre que Jezero Crater, où le rover Perseverance 2020 de la NASA explore actuellement, affiche une riche variété de minéraux hydratés.

D’autre part, OMEGA offre une couverture globale de Mars avec une résolution spectrale plus élevée et un meilleur rapport signal/bruit. Cela le rend plus adapté à la cartographie mondiale et régionale et à la distinction entre différents minéraux d’altération.

Minéraux riches en eau dans Oxia Planum

Dans le cadre de la construction d’une nouvelle carte globale des minéraux de Mars, la région d’Oxia Planum s’est avérée riche en argiles. Ces argiles comprenaient les minéraux riches en fer et en magnésium de la smectite et de la vermiculite, et localement le kaolin, connu sur Terre sous le nom de kaolin. La silice hydratée est également cartographiée sur un ancien delta à Oxia. Les données de premier plan ont été obtenues à partir d’une carte minérale mondiale produite par Mars Express de l’ESA et Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA. Parce que les argiles se forment dans des environnements riches en eau, ces sites sont d’excellents endroits pour étudier des indices permettant de savoir si la vie a jamais commencé sur Mars. Oxia Planum a été choisi comme site d’atterrissage pour le rover Rosalind Franklin de l’ESA. Crédit : ESA/Mars Express (OMEGA et HRSC) et NASA/Mars Reconnaissance Orbiter (CRISM)

Les résultats sont présentés dans une paire d’articles scientifiques, écrits par Carter, Lucie Riu et ses collègues. Lucie a été à l’Institut des sciences astronautiques et spatiales (ISAS), Agence japonaise d’exploration aérospatiale (

JAXA
Créée en 2003, l’Agence japonaise d’exploration aérospatiale (JAXA) est née de la fusion de trois institutions, à savoir l’Institut des sciences astronautiques et spatiales (ISAS), le Laboratoire national aérospatial du Japon (NAL) et l’Agence nationale pour le développement spatial de Japon. (POT). JAXA exerce diverses activités liées à l’industrie aérospatiale, de la recherche fondamentale dans le domaine aérospatial au développement et à l’utilisation, et est responsable de la recherche, du développement technologique et du lancement de satellites en orbite, et participe à des missions avancées telles que l’exploration d’astéroïdes et éventuelle exploration humaine de la lune.

” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>JAXA), Sagamihara, Japan, when part of the work was performed but is now an ESA Research Fellow at ESA’s European Space Astronomy Center (ESAC) in Madrid.

With the basic detections in hand, Lucie decided to take the next step and quantify the amounts of the minerals that were present. “If we know where, and in which percentage each mineral is present, it gives us a better idea of how those minerals could have been formed,” she says.

Due to two factors, this work also provides mission planners with several excellent candidates for potential future landing sites. First off, water molecules are still present in the aqueous minerals. Together with known locations of buried water-ice, this offers potential areas for water extraction for In-situ Resource Utilization, which is essential to the building of human bases on Mars. Salts and clays are often used construction materials on Earth. 

Secondly, even before humans go to Mars, the aqueous minerals provide fantastic locations in which to perform science. As part of this mineral mapping campaign, the clay-rich site of Oxia Planum was discovered. These ancient clays include the iron and magnesium-rich minerals of smectite and vermiculite. Not only can they help unlock the planet’s past climate, but they are perfect sites to investigate whether there was once life on Mars. As such, Oxia Planum was proposed and finally selected as the landing site for ESA’s Rosalind Franklin rover.

“This is what I am interested in, and I think this kind of mapping work will help open up those studies going forward,” says Lucie.

As ever when dealing with Mars, the more we learn about the planet, the more fascinating it becomes.

References:

“A Mars Orbital Catalog of Aqueous Alteration Signatures (MOCAAS)” by John Carter, Lucie Riu, François Poulet, Jean-Pierre Bibring, Yves Langevin and Brigitte Gondet, 20 August 2022, Icarus.
DOI: 10.1016/j.icarus.2022.115164

“The M3 project: 3 – Global abundance distribution of hydrated silicates at Mars” by Lucie Riu, John Carter and François Poulet, 25 November 2021, Icarus.
DOI: 10.1016/j.icarus.2021.114809

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