Une nouvelle étude qui caractérise le climat de Mars au cours de la vie de la planète révèle que dans sa première histoire, elle a été périodiquement réchauffée en raison de l'apport de gaz à effet de serre dérivés du volcanisme et des météorites, pourtant resté relativement froid dans les périodes intermédiaires, offrant ainsi des opportunités et des défis à toute forme de vie microbienne qui aurait pu émerger sur la planète rouge. L'étude a impliqué une équipe nationale de scientifiques qui comprenait Joel Hurowitz, Doctorat., de l'Université Stony Brook. Les résultats sont détaillés dans un article publié dans Géosciences de la nature .

Les auteurs, dirigé par le Dr Robin Wordsworth de l'Université Harvard, souligner que concilier la géologie de Mars avec des modèles d'évolution atmosphérique reste un défi majeur car la géologie martienne est caractérisée par des preuves passées d'eau liquide de surface épisodique, et la géochimie indiquant une transition lente et intermittente de conditions de surface plus humides à plus sèches et plus oxydantes. Dans "Un modèle couplé de réchauffement épisodique, oxydation et transitions géochimiques sur Mars précoce, " l'équipe de recherche présente un nouveau modèle intégrant l'injection aléatoire de gaz à effet de serre réducteurs et l'oxydation due à la fuite d'hydrogène afin d'étudier les conditions responsables des diverses observations géologiques.

"Mars s'est réchauffée par intermittence lorsque sa composition atmosphérique a été altérée par l'apport de gaz dérivés du volcanisme et des impacteurs de météorites. Ces optima climatiques ont permis à l'eau de s'écouler à travers la surface, formant des rivières et des lacs, et les roches et minéraux que nous associons à l'eau sur Mars, " explique Hurowitz, Professeur agrégé au Département de géosciences du Collège des arts et des sciences de l'Université de Stony Brook.

Hurowitz est membre de l'équipe de recherche travaillant sur la NASA Mars 2020 Mission Perseverance Rover et est l'un des scientifiques qui ont travaillé sur le PIXL (Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry) qui est attaché au bras du rover.

"Cet article propose un modèle de variation climatique sur Mars qui peut être testé avec des mesures de la chimie et de la minéralogie des roches par PIXL et le rover Perseverance dans le cratère Jezero, " dit Hurowitz.

Le modèle climatique prédit un Mars précoce généralement froid, avec une température annuelle moyenne inférieure à 240 degrés K (ou moins 28 F). Avec des taux de libération de gaz réducteurs de pointe et des niveaux de fond de dioxyde de carbone suffisamment élevés, la planète présenterait des intervalles chauds suffisants pour dégrader les parois du cratère, former des réseaux de vallées et créer d'autres éléments fluviaux/lacustres.

Les auteurs écrivent également que le modèle prédit également une accumulation transitoire d'oxygène atmosphérique, ce qui peut expliquer la présence d'espèces minérales oxydées telles que les oxydes de manganèse qui ont été observées dans le cratère Gale par le rover Curiosity. Ils soulignent en outre que les changements temporels à grande échelle dans la minéralogie de surface de la planète peuvent s'expliquer par un résultat combiné de l'augmentation de l'oxydation planétaire, la diminution de la disponibilité des eaux souterraines et un flux décroissant d'impacteur de météorites, ce qui a considérablement ralenti la remobilisation et la destruction thermochimique des sulfates de surface.

Les auteurs soulignent que dans le système solaire du présent, La Terre est la seule planète qui a une atmosphère riche en oxygène, ce qui suggère que l'oxygène pourrait servir de gaz biomarqueur dans la recherche de preuves de la vie sur les exoplanètes. Cependant, ils écrivent, "Notre modèle prédit une longue durée de vie, des atmosphères relativement riches en oxygène pour Mars au milieu de son histoire sans nécessiter la présence de vie, indiquant que la détection d'oxygène à elle seule peut être un « faux positif » pour la vie dans certaines circonstances.

« Parce que la chimie prébiotique ne se produit pas dans des environnements hautement oxydants, ce travail impose des contraintes sur les périodes et les lieux où la vie aurait pu naître et persister au début de Mars."

Ils concluent que le modèle climatique qu'ils proposent des premiers environnements martiens suggère des opportunités pour "l'émergence de la vie pendant les périodes chaudes, intervalles humides lorsque des conditions réductrices auraient favorisé la chimie prébiotique, mais aussi des défis pour la persistance de la vie de surface face aux fréquents et, À travers le temps, allongement des intervalles d'environnements oxydants principalement froids et secs."