Les roches bleues dans le coin supérieur gauche de l'image sont appauvries en fer car elles ont été supprimées lors de l'altération sur l'ancienne Mars. C'est la preuve géologique que le fer a été perdu des roches dans des conditions réduites. Crédit :Université de Hong Kong
La Terre et Mars ont actuellement des atmosphères oxydantes, c'est pourquoi les matériaux riches en fer dans la vie quotidienne développent de la rouille (un nom commun pour l'oxyde de fer) lors de la réaction d'oxydation du fer et de l'oxygène. La Terre a eu une atmosphère oxydante pendant environ 2,5 milliards d'années, mais avant ça, l'atmosphère de cette planète diminuait, il n'y avait pas de rouille.
La transition d'une planète réduite à une planète oxydée est appelée le grand événement d'oxydation ou GOE. Cette transition a été un élément central de l'évolution de notre planète, et fondamentalement lié à l'évolution de la vie ici, en particulier à la prévalence de la photosynthèse qui a produit de l'oxygène. Les géologues planétaires de HKU ont découvert que Mars a subi un grand événement d'oxygénation qui lui est propre - il y a des milliards d'années, la planète rouge n'était pas si rouge.
La découverte a été publiée récemment dans Astronomie de la nature dans un article dirigé par l'étudiant de troisième cycle en recherche Jiacheng LIU et son conseiller, le professeur agrégé, le Dr Joe MICHALSKI, tous deux affiliés à la Division de la recherche pour les sciences de la Terre et des planètes et au Laboratoire de recherche spatiale. Les chercheurs ont utilisé la télédétection infrarouge et la spectroscopie pour mesurer la vibration moléculaire du matériau sur la surface martienne depuis l'orbite, afin de révéler la minéralogie et la géochimie des roches anciennes sur Mars. Grâce à des comparaisons détaillées des données de télédétection infrarouge et des données collectées en laboratoire ici sur Terre, l'équipe a montré que les roches anciennes sur Mars exposées à la surface avaient été altérées dans des conditions réductrices, indiquant qu'une atmosphère réduite existait.
Beaucoup de gens sont conscients que Mars est froid et sec maintenant, mais il y a environ 3,5 milliards d'années, il faisait plus chaud et plus humide. Il faisait assez chaud pour permettre la formation de chenaux fluviaux, les lacs et les minéraux qui se sont formés par interaction avec l'eau. Les scientifiques qui ont utilisé des modèles mathématiques pour contraindre les conditions d'une atmosphère martienne primitive, ont conclu qu'un réchauffement par effet de serre s'est produit, mais ils ont également conclu à partir de leurs modèles que la serre devait contenir des gaz réduits plutôt que du dioxyde de carbone, impliquait qu'une atmosphère réductrice aurait pu exister. Pourtant jusqu'à maintenant, il n'y a aucune preuve que l'atmosphère réduite du début de Mars s'est réellement produite. Ce travail indique qu'il existait.
Une vue tridimensionnelle du substratum rocheux altéré montre l'exposition de roches rouges riches en Fe sous des roches bleues appauvries en Fe dans une paroi de cratère. Crédit :Université de Hong Kong
Ce projet impliquait une télédétection infrarouge détaillée de Mars, en utilisant la spectroscopie infrarouge pour cartographier les minéraux exposés, unités rocheuses altérées. Le travail a été construit sur une analyse détaillée des roches volcaniques altérées de l'île de Hainan dans le sud-ouest de la Chine, où d'épaisses séquences de basalte, semblable aux roches volcaniques sur Mars se produisent. Jiacheng Liu a analysé systématiquement les roches altérées à l'aide de la spectroscopie infrarouge en laboratoire et a produit un article sur cette recherche publié récemment dans Applied Clay Science.
"Jiacheng a réalisé un excellent projet de doctorat, construit sur une analyse minutieuse en laboratoire et l'application de ces résultats de laboratoire à la télédétection de Mars, " a commenté le Dr Michalski, "Jiacheng s'est appuyé sur son travail détaillé sur des échantillons de l'île de Hainan pour montrer que des tendances minéralogiques similaires se sont produites dans les roches sur Mars."
Le professeur adjoint Dr Ryan MCKENZIE de la Division de la recherche pour les sciences de la Terre et des planètes est également impressionné par ces résultats. "Il s'agit d'une étude assez remarquable avec des résultats qui auront un impact significatif sur la façon dont nous comprenons l'évolution précoce des planètes terrestres et de leurs environnements de surface. La transition d'une atmosphère réductrice à oxydante sur Terre il y a environ 2,5 milliards d'années n'a été possible que parce que l'existence de la vie , car l'oxygène est un déchet de processus métaboliques comme la photosynthèse. Sans microbes produisant de l'oxygène, il ne s'accumulerait pas dans notre atmosphère, et nous ne pouvions pas être ici. Bien qu'il existe certainement des différences dans les conditions locales auxquelles Mars et la Terre ont été soumises au cours de leur histoire évolutive, mon esprit ne peut s'empêcher de commencer à réfléchir à ce que les résultats de Jiancheng peuvent signifier pour une potentielle biosphère martienne ancienne, " a fait remarquer le Dr McKenzie.
Alors que la première mission chinoise vers MarsTianwen-1 est en cours, est arrivée avec succès sur l'orbite de Mars le 10 février et s'apprête à atterrir sur Mars en mai 2021, les scientifiques se préparent pour une année passionnante d'exploration et de découverte de Mars. Ce travail démontre comment la spectroscopie et la télédétection conduisent à des découvertes fondamentales d'une importance significative pour comprendre l'histoire de Mars. Alors que nous commençons à comprendre l'histoire la plus ancienne de Mars, les chercheurs sont prêts à rechercher directement toutes les signatures que la vie aurait pu exister sur l'ancienne Mars, et HKU entend être au centre de cette grande aventure scientifique.
