Ce graphique résume d'importantes tentatives de mesure du méthane sur Mars. Des rapports de méthane ont été faits par des télescopes terrestres, Mars Express de l'ESA depuis l'orbite autour de Mars, et Curiosity de la NASA situé à la surface du cratère Gale ; ils ont également signalé des tentatives de mesure sans ou très peu de méthane détecté. Plus récemment, l'orbiteur ESA-Roscosmos ExoMars Trace Gas Orbiter a signalé une absence de méthane, et fourni une limite supérieure très basse. Afin de concilier l'éventail des résultats, qui montrent des variations à la fois dans le temps et dans le lieu, les scientifiques doivent mieux comprendre les différents processus agissant pour créer et détruire le méthane. Crédit :Agence spatiale européenne
En juin, Le rover Curiosity de la NASA a signalé la plus forte explosion de méthane jamais enregistrée, mais ni Mars Express de l'ESA ni l'ExoMars Trace Gas Orbiter n'ont enregistré de signes du gaz illusoire, malgré le survol du même endroit à la même heure.
Le méthane est d'une telle fascination car sur Terre, une grande partie est générée par les êtres vivants. On sait que le méthane a une durée de vie de plusieurs centaines d'années avant d'être décomposé par le rayonnement solaire, ainsi, le fait qu'il soit détecté sur Mars suggère qu'il a été récemment relâché dans l'atmosphère, même si le gaz lui-même a été généré il y a des milliards d'années.
Le mystère du méthane sur Mars a connu de nombreux rebondissements ces dernières années avec des détections et des non-détections inattendues. Plus tôt cette année, il a été signalé que Mars Express de l'ESA avait détecté une signature qui correspondait à l'une des détections de Curiosity à l'intérieur du cratère Gale.
Un récent pic de Curiosity, mesuré le 19 juin 2019, et le plus élevé à ce jour à 21 ppbv, ajoute au mystère car des analyses préliminaires suggèrent que Mars Express n'en a détecté aucun à cette occasion. (En comparaison, la concentration de méthane dans l'atmosphère terrestre est d'environ 1800 ppbv, ce qui signifie que pour chaque milliard de molécules dans un volume donné, 1800 sont du méthane.)
Les mesures de Mars Express ont été prises pendant la journée martienne environ cinq heures après les mesures nocturnes de Curiosity; les données collectées par Mars Express plus d'un jour auparavant n'ont également révélé aucune signature. Pendant ce temps, les lectures de Curiosity étaient revenues aux niveaux de fond lorsque d'autres mesures ont été prises les jours suivants.
La technique de mesure Mars Express permettant d'inférer des données jusqu'à la surface martienne avec sa limite de détection autour de 2 ppbv.
L'orbiteur ESA-Roscosmos Trace Gas Orbiter (TGO), le détecteur le plus sensible aux gaz traces sur Mars, n'a pas non plus détecté de méthane en volant à proximité quelques jours avant et après la détection de Curiosity.
Ce graphique illustre certaines des manières possibles d'ajouter ou de retirer du méthane de l'atmosphère. Une possibilité intéressante est que le méthane est généré par des microbes. Si enterré sous terre, ce gaz pourrait être stocké dans des formations de glace à structure en treillis appelées clathrates, et libéré dans l'atmosphère beaucoup plus tard. Le méthane peut également être généré par des réactions entre le dioxyde de carbone et l'hydrogène (qui, à son tour, peut être produit par réaction d'eau et de roches riches en olivine), par dégazage magmatique profond ou par dégradation thermique de matière organique ancienne. De nouveau, cela pourrait être stocké sous terre et dégazé par des fissures à la surface. Le méthane peut également être piégé dans des poches de glace peu profondes, comme le pergélisol saisonnier. Le rayonnement ultraviolet peut à la fois générer du méthane - par le biais de réactions avec d'autres molécules ou matières organiques déjà à la surface, comme la poussière de comète tombant sur Mars - et la décomposer. Les réactions ultraviolettes dans la haute atmosphère (au-dessus de 60 km) et les réactions d'oxydation dans la basse atmosphère (en dessous de 60 km) agissent pour transformer le méthane en dioxyde de carbone, hydrogène et vapeur d'eau, et conduit à une durée de vie de la molécule d'environ 300 ans. Le méthane peut également être rapidement distribué autour de la planète par la circulation atmosphérique, diluant son signal et rendant difficile l'identification des sources individuelles. En raison de la durée de vie de la molécule lorsque l'on considère les processus atmosphériques, toute détection aujourd'hui implique qu'il a été publié relativement récemment. Crédit :Agence spatiale européenne
En général, TGO est capable de mesurer à des parties par billion de niveaux et d'accéder à environ 3 kilomètres d'altitude, mais cela peut dépendre du degré de poussière de l'atmosphère. Lorsque des mesures ont été prises aux basses latitudes le 21 juin 2019, l'atmosphère était poussiéreuse et nuageuse, résultant en des mesures accédant à 20-15 km au-dessus de la surface avec une limite supérieure de 0,07 ppbv.
Le manque global de méthane enregistré par TGO ajoute au mystère global, et corroborer les résultats des différents instruments occupe toutes les équipes.
"L'ensemble des résultats suggère que le dernier pic mesuré par Curiosity a été de très courte durée - moins d'un jour martien - et probablement local, " dit Marco Giuranna, chercheur principal pour le spectromètre de Fourier planétaire à bord de Mars Express qui est utilisé pour détecter le méthane.
"Curiosity a mesuré le méthane la nuit, et s'il a été publié à ce moment-là, nous nous attendrions à ce qu'il ait été piégé près de la surface jusqu'au lever du soleil avant d'être rapidement mélangé et transporté. Par conséquent, il n'y aurait aucune chance qu'il soit détecté par Mars Express ou TGO.
"Par comparaison, le pic que nous avons co-mesuré en 2013 doit avoir été d'une durée plus longue ou plus intense à sa source - que nous pensons être à l'extérieur du cratère Gale - de sorte qu'il pourrait également être détecté par notre instrument sur Mars Express. »
Les équipes continuent d'étudier l'influence de la circulation atmosphérique entre le jour et la nuit, et si l'emplacement de Curiosity à l'intérieur d'un cratère d'impact joue un rôle. Ils étudient également la façon dont le méthane est détruit, au cas où le gaz serait à nouveau absorbé par les roches de surface avant de circuler plus largement dans l'atmosphère.
"La combinaison des observations de la surface et de l'orbite avec les futures observations coordonnées nous aidera à comprendre le comportement du méthane dans l'atmosphère, avec des non-détections comme celle de TGO fournissant des limites supérieures, contraintes et contexte important, " ajoute Håkan Svedhem, Scientifique du projet TGO de l'ESA.
