Gusev est un cratère d'impact du nom de Matwei Gusev, astronome russe (1826-1866), aux intérêts scientifiques majeurs. Repéré très tôt par les géographes et les astronomes français (André Cailleux et Audouin Dollfus peu après les missions Viking), il a rapidement été classé par la NASA dans les 100 sites à visiter prioritairement.

Et pour cause, le cratère Gusev est une vaste zone circulaire de 166 km de diamètre dans laquelle une profonde vallée, Ma'adim Vallis, s'est engouffrée, en y laissant des accumulations sédimentaires importantes.

Centré par 14.7°S et 184.6°W, le cratère Gusev a fait l'objet de nombreuses études ces dernières années, par nombre d'équipes dans le monde, américaines notamment. Elles ont toutes montré des relations étonnantes entre le cratère et la vallée. Nombre de scénarios - certains absolument fabuleux - pour tenter d'expliquer les observations, furent mis au point par les chercheurs. On parla par exemple de plusieurs lacs de retenus à l'embouchure même de la vallée (partie aval la plus extrême), formés à la suite d'impacts de moindre importance que celui de Gusev, rompus par d'autres impacts venus se superposer, s'emboîter aux premiers... Des débordements latéraux, des ruptures catastrophiques de barrages naturels, des inondations tout aussi catastrophiques, des terrasses étagées, des dépôts fluviatiles, des îles... nombres d'indices révélant à l'exutoire du chenal, un passé hydrologique exceptionnel et très complexe.

Il faut dire que Ma'adim Vallis est également un chenal peu ordinaire. orienté Nord/Sud, il prend naissance brusquement, sans réel bassin versant. Relativement calibré, le chenal file droit vers le Nord, sur plus de 1000 km de long, pour se jeter dans le cratère Gusev, sans la moindre trace d'affluent majeur et sans méandre particulier le long de son cours. Le chenal principal est profond de plus de 8 km et large de 20 km au maximum, tandis que le chenal mineur fait 825 km de long, est profond de 2,1 km et large de 3 à 5 km en moyenne. Finalement, le chenal se perd dans Gusev, aussi brutalement qu'il s'y est créé.

S'il faut reconnaître à André Cailleux la paternité de cette géniale intuition quant à l'intérêt du couple Ma'adim/Gusev (basée sur sa grande expérience et son sens de l'observation), il faut également reconnaître à Nathalie Cabrol, élève d'Audouin Dollfus, une persévérance à toute épreuve dans l'étude de cette zone. En 15 ans, la planétologue a écrit plusieurs dizaines d'articles sur le sujet. A l'origine de la théorie du "lac d'embouchure" et de ses débordements latéraux, la française ne disposait pas à l'époque (il y a plus de 10 ans), des images haute résolution des sondes MGS et MO, mais utilisait toujours les clichés obtenus par les sondes Viking ! Les sondes actuelles permettent aujourd'hui non seulement de confirmer cette théorie mais aussi de la préciser. Si l'eau a bien coulé dans Ma'adim et dans la partie Sud de Gusev, son origine restait inconnue. Des pluies soudaines (pas de bassin versant apparent, pas de drainage de surface) aux nappes aquifères hypothétiques, tout était envisagé pour permettre un écoulement concentré en surface, probablement unique mais avec de grandes variations de débit et de hauteur d'eau.

Aujourd'hui, grâce à l'altimètre MOLA et à la sonde MO, une autre série de lacs, à l'amont de Ma'adim, vient d'être découverte, et avec eux, l'origine vraisemblable de l'eau qui a formé cette vallée. Ces paléo-lacs sont gigantesques. Situés sur le haut plateau cratérisé (hémisphère Sud de Mars), ils ont laissé au fond de nombreux cratères d'impact, des terrasses, des sédiments, des rivages et des deltas... C'est grâce à ces formations caractéristiques, qu'ils ont été découverts et identifiés. Ces formations composées de grains fins peu élevés en altitude sont fragiles et facilement érodables sous les conditions climatiques actuelles.

Par ailleurs, une autre indication vient étayer cette hypothèse : ces paléolacs ont laissé des lignes de rivages constantes en élévation, dans le paysage. On les retrouve en effet au Nord comme au Sud, toujours au même niveau. La présence de ces grands lacs à de si hautes altitudes suggère outre un climat très différent de l'actuel, une alimentation en eau liquide très importante. Entre les aquifères (souterrains) et les réseaux de vallées (véritables bassins versant en surface) légèrement à l'amont des lacs observés et à ces volumes d'eau là, les observations forcent à conduire à de fortes et durables précipitations. Au moins dans les dernières phases d'existence des lacs.

En résumé, si l'on sait que le volcanisme d'Apollinaris Patera (non loin de là, au Nord de Gusev) vient s'ajouter à ces quantités d'eau liquide, il est fort probable que l'étude in-situ des sédiments de Gusev, nous donnera les réponses que l'on attend, sur les niches écologiques potentielles de Mars. Voilà pourquoi, Gusev est aujourd'hui l'un des sites les plus favorables à la mission MER de 2003...

(c) Texte : Gilles Dawidowicz/APM.
(c) Images : NASA/JPL et National Air and Space

La semaine prochaine Morphologie dynamique des dunes.