Crédit :CC0 Domaine public
Les scientifiques ont conçu de nouveaux outils analytiques pour décomposer l'histoire énigmatique de l'atmosphère de Mars et savoir si la vie y était autrefois possible.
Un article détaillant le travail a été publié aujourd'hui dans la revue Avancées scientifiques . Cela pourrait aider les astrobiologistes à comprendre l'alcalinité, pH et teneur en azote des eaux anciennes sur Mars, et par extension, la composition en dioxyde de carbone de l'ancienne atmosphère de la planète.
Mars d'aujourd'hui est trop froid pour avoir de l'eau liquide à sa surface, une exigence pour accueillir la vie telle que nous la connaissons.
"La question qui guide nos intérêts n'est pas de savoir s'il y a de la vie sur Mars aujourd'hui, " a déclaré Tim Lyons, UCR professeur distingué de biogéochimie. "Au lieu de cela, nous sommes poussés à nous demander s'il y avait de la vie sur Mars il y a des milliards d'années, ce qui semble beaucoup plus probable."
Cependant, "Il existe des preuves accablantes que Mars avait des océans d'eau liquide il y a environ 4 milliards d'années, " a noté Lyon.
La question centrale que se posent les astrobiologistes est de savoir comment cela a été possible. La planète rouge est plus éloignée du soleil que la Terre, et il y a des milliards d'années, le soleil générait moins de chaleur qu'aujourd'hui.
"Pour avoir rendu la planète suffisamment chaude pour les eaux de surface liquides, son atmosphère aurait probablement eu besoin d'une immense quantité de gaz à effet de serre, le dioxyde de carbone en particulier, " a expliqué Chris Tino, un étudiant diplômé de l'UCR et co-premier auteur de l'article avec Eva Stüeken, maître de conférences à l'Université de St. Andrews en Écosse.
Cratère Jezero, site d'atterrissage pour la prochaine mission du rover Mars 2020. Crédit :NASA/JPL/JHUAPL/MSSS/Brown University
Puisqu'il est impossible d'échantillonner l'atmosphère de Mars il y a des milliards d'années pour connaître sa teneur en dioxyde de carbone, l'équipe a conclu qu'un site sur Terre dont la géologie et la chimie présentent des similitudes avec la surface martienne pourrait fournir certaines des pièces manquantes. Ils l'ont trouvé dans le cratère Nordlinger Ries, dans le sud de l'Allemagne.
Formé il y a environ 15 millions d'années après avoir été frappé par une météorite, Le cratère Ries présente des couches de roches et de minéraux mieux préservées que presque partout sur Terre.
Le rover Mars 2020 atterrira dans une structure similaire, ancien cratère bien conservé. Les deux endroits présentaient de l'eau liquide dans leur passé lointain, rendant leurs compositions chimiques comparables.
D'après Tino, il est peu probable que l'ancienne Mars ait eu assez d'oxygène pour avoir hébergé des formes de vie complexes comme les humains ou les animaux.
Cependant, certains micro-organismes auraient pu survivre si l'eau martienne ancienne avait à la fois un pH neutre et était très alcaline. Ces conditions impliquent suffisamment de dioxyde de carbone dans l'atmosphère - peut-être des milliers de fois plus que ce qui entoure la Terre aujourd'hui - pour réchauffer la planète et rendre l'eau liquide possible.
Alors que le pH mesure la concentration d'ions hydrogène dans une solution, l'alcalinité est une mesure dépendante de plusieurs ions et de la façon dont ils interagissent pour stabiliser le pH.
"Les échantillons de roche du cratère Ries ont des ratios d'isotopes d'azote qui peuvent être mieux expliqués par un pH élevé, " dit Stüeken. " De plus, les minéraux dans les sédiments anciens nous disent que l'alcalinité était également très élevée."
Un échantillon de roche suevite formé il y a près de 15 millions d'années par l'impact de la météorite du cratère Ries. De même, des roches générées par impact existent sur les bords d'anciens lacs de cratère sur Mars. Crédit :NASA
Cependant, Des échantillons martiens avec des indicateurs minéraux d'alcalinité élevée et des données sur les isotopes d'azote indiquant un pH relativement bas exigeraient des niveaux extrêmement élevés de dioxyde de carbone dans l'atmosphère passée.
Les estimations de dioxyde de carbone qui en résultent pourraient aider à résoudre le mystère de longue date de la façon dont un ancien Mars situé si loin d'un soleil précoce faible aurait pu être suffisamment chaud pour les océans de surface et peut-être la vie. Comment des niveaux aussi élevés ont-ils pu être maintenus et ce qui a pu vivre en dessous restent des questions importantes.
« Avant cette étude, il n'était pas clair que quelque chose d'aussi simple que les isotopes d'azote puisse être utilisé pour estimer le pH des eaux anciennes sur Mars; Le pH est un paramètre clé dans le calcul du dioxyde de carbone dans l'atmosphère, " dit Tino.
Le financement de cette étude provient de l'Institut d'astrobiologie de la NASA, où Lyons dirige l'équipe Alternative Earths basée à l'UCR. L'étude comprenait Gernot Arp de l'Université Georg-August de Göttingen et Dietmar Jung de l'Office national de l'environnement de Bavière.
Lorsque des échantillons de la mission du rover Mars 2020 de la NASA sont ramenés sur Terre, ils pourraient être analysés pour leurs rapports isotopiques d'azote. Ces données pourraient confirmer les soupçons de l'équipe selon lesquels des niveaux très élevés de dioxyde de carbone ont rendu possible l'eau liquide et peut-être même certaines formes de vie microbienne il y a longtemps.
"Il pourrait s'écouler 10 à 20 ans avant que des échantillons ne soient ramenés sur Terre, ", a déclaré Lyons. "Mais je suis ravi de savoir que nous avons peut-être aidé à définir l'une des premières questions à se poser une fois que ces échantillons seront distribués aux laboratoires aux États-Unis et dans le monde entier."
