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La théorie défendant la présence d'un océan ayant couvert plus du tiers de la planète rouge reste toutefois débattue, et un chercheur n'ayant pas participé à l'étude a mis en doute la validité des dernières découvertes.
Le rover Zhurong a été déposé en 2021 sur une plaine de l'hémisphère Nord, dans la région d'Utopia, qui recèle des indices d'une présence passée d'eau.
Le principal auteur de l'étude parue dans Nature, Bo Wu, de l'Université polytechnique de Hong Kong, a expliqué à l'AFP qu'une série de caractéristiques pointaient vers un ancien océan: des "cônes creux, des traversées polygonales et des courants gravés" dans le sol.
De précédentes recherches suggéraient que les cônes creux aient pu provenir de geysers de boue, et se formaient souvent dans des zones ayant contenu de l'eau ou de la glace.
Les informations recueillies par le rover, ainsi que par des données satellite, suggèrent aussi la présence d'un littoral tout proche, selon l'étude.
Les chercheurs imaginent un scénario dans lequel l'océan a été formé par des inondations il y a environ 3,7 milliards d'années. Avant de geler en traçant un trait de côte, puis de disparaître il y a environ 3,4 milliards d'années.
M. Bo a insisté sur le fait que l'équipe ne "prétend pas que les découvertes prouvent définitivement qu'il y avait un océan sur Mars".
Ce degré de preuve exigera probablement une mission chargée de rapporter des échantillons de sol martien sur Terre pour examen.
Un autre scientifique ayant analysé d'autres indices d'un possible océan, Benjamin Cardenas, s'est dit "sceptique" sur les conclusions de l'étude.
Il estime que l'équipe chinoise n'a pas pris suffisamment en compte à quel point le fort vent martien a entraîné des sédiments et érodé les roches sur quelques milliards d'années.
"On a tendance à considérer Mars comme étant peu active, comme la Lune, mais elle est active!", a affirmé à l'AFP ce chercheur à l'Université américaine de Pennsylvanie.
Il a indiqué que de précédentes recherches utilisant des modèles informatiques avaient suggéré que "même les faibles taux d'érosion martiens" détruiraient les traces d'un ancien littoral sur de telles périodes de temps.
M. Bo reconnaît que le vent a pu user certaines roches, tout comme les impacts de météorites peuvent "excaver des roches souterraines et des sédiments à la surface de temps en temps".
Même si la théorie reste disputée, et malgré ses réserves, M. Cardenas "tend à penser qu'il y a eu un océan sur Mars".
Trouver la vérité pourrait aider à résoudre un plus grand mystère, celui de savoir si la Terre est la seule planète du système solaire capable d'abriter la vie.
"La plupart des scientifiques pensent que la vie sur Terre a surgi soit au fond des océans où se sont trouvés des gaz chauds et des minéraux souterrains, ou alors tout près de la surface, dans de petits bassins de marée", a dit M. Cardenas.
"Et donc la preuve d'un océan fait paraître la planète plus hospitalière" pour y avoir accueilli la vie, a-t-il ajouté.