Ce graphique montre un exemple des mesures effectuées par l'instrument MIR de l'Atmospheric Chemistry Suite (ACS) sur l'ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) de l'ESA, présentant les signatures spectrales du dioxyde de carbone (CO2) et de l'ozone (O3). Le panneau inférieur affiche les données (bleu) et un modèle le mieux adapté (orange). Le panneau supérieur montre les contributions modélisées d'une variété de gaz différents pour cette gamme spectrale. Les raies les plus profondes proviennent de la vapeur d'eau (bleu clair). La caractéristique O3 la plus forte (vert) est à droite, et des lignes de CO2 distinctes (grises) apparaissent sur la gauche. Les emplacements des éléments fortement méthane (orange) sont également indiqués dans les contributions modélisées, bien que le méthane ne soit pas observé dans les données TGO. Crédit :K. Olsen et al. (2020)
L'orbiteur de gaz de trace ExoMars de l'ESA a repéré de nouvelles signatures de gaz sur Mars. Ceux-ci dévoilent de nouveaux secrets sur l'atmosphère martienne, et permettra de déterminer plus précisément s'il y a du méthane, un gaz associé à une activité biologique ou géologique, à la planète.
Le Trace Gas Orbiter (TGO) étudie la planète rouge depuis l'orbite depuis plus de deux ans. La mission vise à comprendre le mélange de gaz qui composent l'atmosphère martienne, avec un accent particulier sur le mystère entourant la présence de méthane là-bas.
Pendant ce temps, le vaisseau spatial a maintenant repéré des signatures inédites d'ozone (O3) et de dioxyde de carbone (CO
"Ces caractéristiques sont à la fois déroutantes et surprenantes, " dit Kévin.
"Ils se situent sur la plage de longueurs d'onde exacte où nous nous attendions à voir les signes les plus forts de méthane. Avant cette découverte, le CO
L'atmosphère martienne est dominée par le CO
L'observation de l'ozone dans la zone où TGO chasse le méthane est un résultat totalement inattendu.
Comment le méthane est créé et détruit sur Mars est une question importante pour comprendre les différentes détections et non-détections de méthane sur Mars, avec des différences de temps et de lieu. Bien que constituant une très petite partie de l'inventaire atmosphérique global, le méthane en particulier détient des indices clés sur l'état actuel de l'activité de la planète. 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. Mais d'autres méthodes de génération et de destruction ont été proposées qui expliquent des détections plus localisées et permettent également une élimination plus rapide du méthane de l'atmosphère, plus près de la surface de la planète. La poussière est abondante dans la basse atmosphère en dessous de 10 km et peut jouer un rôle, ainsi que des interactions directement avec la surface. Par exemple, une idée est que le méthane diffuse ou "s'infiltre" à travers la surface dans des régions localisées, et est réadsorbé dans le régolithe de surface. Une autre idée est que les vents forts érodant la surface de la planète permettent au méthane de réagir rapidement avec les grains de poussière, supprimer la signature du méthane. Les tempêtes de poussière saisonnières et les tourbillons de poussière pourraient également accélérer ce processus. Poursuite de l'exploration sur Mars – depuis l'orbite comme depuis la surface – ainsi que des expériences et des simulations en laboratoire, aidera les scientifiques à mieux comprendre les différents processus impliqués dans la génération et la destruction du méthane. Crédit :Agence spatiale européenne
Les scientifiques ont déjà cartographié la variation de l'ozone martien avec l'altitude. Jusque là, cependant, cela s'est en grande partie produit via des méthodes qui reposent sur les signatures du gaz dans l'ultraviolet, une technique qui ne permet de mesurer qu'à haute altitude (plus de 20 km au-dessus de la surface).
Les nouveaux résultats de l'ACS montrent qu'il est possible de cartographier l'ozone martien également dans l'infrarouge, son comportement peut donc être sondé à des altitudes plus basses pour construire une vue plus détaillée du rôle de l'ozone dans le climat de la planète.
Percer le mystère du méthane
L'un des objectifs clés de TGO est d'explorer le méthane. À ce jour, les signes de méthane martien - provisoirement espionnés par des missions telles que Mars Express de l'ESA depuis l'orbite et le rover Curiosity de la NASA à la surface - sont variables et quelque peu énigmatiques.
Bien qu'elles soient également générées par des processus géologiques, la majeure partie du méthane sur Terre est produite par la vie, des bactéries au bétail et à l'activité humaine. Détecter du méthane sur d'autres planètes est donc extrêmement excitant. Cela est particulièrement vrai étant donné que le gaz est connu pour se décomposer en environ 400 ans, ce qui signifie que tout méthane présent doit avoir été produit ou libéré dans un passé relativement récent.
"Découvrir un CO imprévu
Les observations analysées par Alexandre, Kevin et ses collègues ont pour la plupart été effectués à des moments différents de ceux soutenant les détections de méthane martien. Outre, les données TGO ne peuvent pas tenir compte des gros panaches de méthane, seulement de plus petites quantités - et donc, actuellement, il n'y a pas de désaccord direct entre les missions.
"En réalité, nous travaillons activement à la coordination des mesures avec d'autres missions, " clarifie Kevin. " Plutôt que de contester les affirmations précédentes, cette découverte est une motivation pour toutes les équipes à regarder de plus près - plus nous en savons, plus nous pourrons explorer en profondeur et avec précision l'atmosphère de Mars."
Ce graphique montre un nouveau CO
Réaliser le potentiel d'ExoMars
A part le méthane, les résultats soulignent à quel point nous apprendrons sur Mars grâce au programme ExoMars.
"Ces découvertes nous permettent de mieux comprendre notre voisin planétaire, " ajoute Alexandre.
"Ozone et CO
En outre, la découverte surprenante du nouveau CO
"Ensemble, ces deux études font un pas important vers la révélation des véritables caractéristiques de Mars :vers un nouveau niveau de précision et de compréhension, " dit Alexandre.
Comparer les atmosphères de Mars et de la Terre. Crédit :Agence spatiale européenne
Collaboration réussie dans la chasse à la vie
Comme son nom l'indique, le TGO vise à caractériser tous les gaz traces dans l'atmosphère de Mars qui pourraient résulter de processus géologiques ou biologiques actifs sur la planète, et identifier leur origine.
Le programme ExoMars se compose de deux missions :TGO, qui a été lancé en 2016 et sera rejoint par le rover Rosalind Franklin et la plate-forme d'atterrissage Kazachok, devrait décoller en 2022. Ceux-ci amèneront des instruments complémentaires à l'ACS à la surface martienne, examiner l'atmosphère de la planète sous un autre angle, et partager l'objectif central du programme ExoMars :rechercher des signes de vie passée ou présente sur la planète rouge.
"Ces résultats sont le résultat direct d'une collaboration extrêmement fructueuse et continue entre les scientifiques européens et russes dans le cadre d'ExoMars, " déclare Håkan Svedhem, scientifique du projet ESA TGO.
"Ils ont établi de nouvelles normes pour les futures observations spectrales, et nous aidera à brosser un tableau plus complet des propriétés atmosphériques de Mars, y compris où et quand il peut y avoir du méthane, qui reste une question clé dans l'exploration de Mars."
"En outre, ces résultats entraîneront une analyse approfondie de toutes les données pertinentes que nous avons collectées à ce jour - et la perspective d'une nouvelle découverte de cette manière est, comme toujours, très excitant. Chaque information révélée par l'ExoMars Trace Gas Orbiter marque un progrès vers une compréhension plus précise de Mars, et nous rapproche un peu plus de la percée des mystères persistants de la planète."
