Un traceur clé utilisé pour estimer la quantité d'atmosphère perdue par Mars peut changer en fonction de l'heure de la journée et de la température de surface de la planète rouge, selon de nouvelles observations de scientifiques financés par la NASA. Les mesures précédentes de ce traceur, les isotopes de l'oxygène, étaient en désaccord significatif. Une mesure précise de ce traceur est importante pour estimer la quantité d'atmosphère que Mars avait autrefois avant sa perte, qui révèle si Mars aurait pu être habitable et quelles auraient pu être les conditions.

Mars est un froid, désert inhospitalier aujourd'hui, mais des caractéristiques telles que des lits de rivières asséchés et des minéraux qui ne se forment qu'avec de l'eau liquide indiquent qu'il y a longtemps, elle avait une atmosphère épaisse qui retenait suffisamment de chaleur pour que l'eau liquide - un ingrédient nécessaire à la vie - s'écoule à la surface. Il semble que Mars ait perdu une grande partie de son atmosphère en des milliards d'années, transformer son climat qui aurait pu soutenir la vie dans l'environnement desséché et gelé d'aujourd'hui, d'après les résultats des missions de la NASA telles que MAVEN et Curiosity et remontant aux missions Viking de 1976.

Cependant, de nombreux mystères subsistent sur l'atmosphère ancienne de la planète rouge. « Nous savons que Mars avait plus d'atmosphère. Nous savons qu'il y avait de l'eau qui coule. a déclaré Timothy Livengood de l'Université du Maryland, College Park et le Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. Livengood est l'auteur principal d'un article sur cette recherche publié en ligne dans Icarus le 1er août.

Une façon d'estimer l'épaisseur de l'atmosphère d'origine de Mars est de regarder les isotopes de l'oxygène. Les isotopes sont des versions d'un élément avec une masse différente en raison du nombre de neutrons dans le noyau atomique. Les isotopes plus légers s'échappent dans l'espace plus rapidement que les isotopes plus lourds, ainsi l'atmosphère qui reste sur la planète s'enrichit progressivement en isotope plus lourd. Dans ce cas, Mars est enrichie par rapport à la Terre en isotope plus lourd de l'oxygène, 18O, par rapport au 16O plus léger et beaucoup plus courant. La quantité relative mesurée de chaque isotope peut être utilisée pour estimer combien il y avait plus d'atmosphère sur l'ancienne Mars, en combinaison avec une estimation de la vitesse à laquelle le briquet 16O s'échappe, et en supposant que la quantité relative de chaque isotope sur Terre et sur Mars était autrefois similaire.

Le problème est que les mesures de la quantité de 18O par rapport à 16O sur Mars, le rapport 18O/16O, n'ont pas été cohérents. Différentes missions ont mesuré différents ratios, ce qui se traduit par différentes compréhensions de l'ancienne atmosphère martienne. Le nouveau résultat offre un moyen possible de résoudre cet écart en montrant que le rapport peut changer au cours du jour martien. "Les mesures précédentes sur Mars ou depuis la Terre ont obtenu une variété de valeurs différentes pour le rapport isotopique, " a déclaré Livengood. " Nos mesures sont les premières à utiliser une seule méthode d'une manière qui montre que le rapport varie réellement en une seule journée, plutôt que des comparaisons entre appareils indépendants. Dans nos mesures, le rapport isotopique varie d'environ 9 % appauvri en isotopes lourds à midi sur Mars à environ 8 % enrichi en isotopes lourds vers 13h30 par rapport aux rapports isotopiques normaux pour l'oxygène de la Terre."

Cette gamme de rapports isotopiques est cohérente avec les autres mesures rapportées. "Nos mesures suggèrent que le travail précédent a peut-être été fait correctement mais n'était pas d'accord car cet aspect de l'atmosphère est plus complexe que nous ne l'avions réalisé, " a déclaré Livengood. " Selon l'endroit où sur Mars la mesure a été faite, et à quelle heure de la journée sur Mars, il est possible d'obtenir des valeurs différentes."

L'équipe pense que le changement des ratios au cours de la journée est un phénomène courant en raison de la température du sol, dans lequel les molécules isotopiquement plus lourdes colleraient plus la nuit aux grains de surface froids que les isotopes plus légers, puis sont libérés (désorbés thermiquement) au fur et à mesure que la surface se réchauffe au cours de la journée.

Étant donné que l'atmosphère martienne est principalement constituée de dioxyde de carbone (CO 2 ), ce que l'équipe a réellement observé, ce sont des isotopes d'oxygène attachés à des atomes de carbone dans le CO 2 molécule. Ils ont fait leurs observations de l'atmosphère martienne avec le télescope infrarouge de la NASA sur le Mauna Kea, Hawaii, en utilisant l'instrument hétérodyne pour les vents planétaires et la composition développé à la NASA Goddard. "Tout en essayant de comprendre la large diffusion des rapports isotopiques estimés que nous avons récupérés à partir des observations, nous avons remarqué qu'elles étaient corrélées avec la température de surface que nous avons également obtenue, " a déclaré Livengood. " C'est la perspicacité qui nous a mis sur cette voie. "

Les nouveaux travaux aideront les chercheurs à affiner leurs estimations de l'ancienne atmosphère martienne. Parce que les mesures peuvent maintenant être comprises comme étant cohérentes avec les résultats de tels processus dans les atmosphères d'autres planètes, cela signifie qu'ils sont sur la bonne voie pour comprendre comment le climat martien a changé. "Cela montre que la perte atmosphérique était due à des processus que nous comprenons plus ou moins, " a déclaré Livengood. " Les détails critiques restent à régler, mais cela signifie que nous n'avons pas besoin d'invoquer des processus exotiques qui auraient pu entraîner l'élimination du CO 2 sans changer les rapports isotopiques, ou changer juste quelques ratios dans d'autres éléments."