Le sel de mer incrusté dans la surface poussiéreuse de Mars et projeté dans l'atmosphère de la planète a conduit à la découverte de chlorure d'hydrogène, la première fois que l'orbiteur de gaz trace ExoMars de l'ESA-Roscosmos détecte un nouveau gaz. Le vaisseau spatial fournit également de nouvelles informations sur la façon dont Mars perd son eau.

Une quête majeure de l'exploration de Mars est la chasse aux gaz atmosphériques liés à l'activité biologique ou géologique, ainsi que la compréhension de l'inventaire hydrique passé et présent de la planète, pour déterminer si Mars aurait jamais pu être habitable et si des réservoirs d'eau pourraient être accessibles pour une future exploration humaine. Deux nouveaux résultats de l'équipe ExoMars publiés aujourd'hui dans Avancées scientifiques dévoiler une toute nouvelle classe de chimie et fournir des informations supplémentaires sur les changements saisonniers et les interactions surface-atmosphère en tant que forces motrices derrière les nouvelles observations.

Une nouvelle chimie

"Nous avons découvert du chlorure d'hydrogène pour la première fois sur Mars. C'est la première détection d'un gaz halogène dans l'atmosphère de Mars, et représente un nouveau cycle chimique à comprendre, " dit Kevin Olsen de l'Université d'Oxford, ROYAUME-UNI, l'un des principaux scientifiques de la découverte.

Chlorure d'hydrogène gazeux, ou HCl, comprend un atome d'hydrogène et de chlore. Les scientifiques martiens étaient toujours à la recherche de gaz à base de chlore ou de soufre, car ils sont des indicateurs possibles de l'activité volcanique. Mais la nature des observations de chlorure d'hydrogène - le fait qu'il a été détecté dans des endroits très éloignés en même temps, et le manque d'autres gaz que l'on pourrait attendre de l'activité volcanique pointe vers une source différente. C'est-à-dire, la découverte suggère une toute nouvelle interaction surface-atmosphère entraînée par les saisons de poussière sur Mars qui n'avait pas été explorée auparavant.

Dans un processus très similaire à celui observé sur Terre, les sels sous forme de chlorure de sodium – des restes d'océans évaporés et incrustés dans la surface poussiéreuse de Mars – sont transportés dans l'atmosphère par les vents. La lumière du soleil réchauffe l'atmosphère provoquant de la poussière, avec la vapeur d'eau libérée par les calottes glaciaires, se lever. La poussière salée réagit avec l'eau atmosphérique pour libérer du chlore, qui réagit lui-même avec des molécules contenant de l'hydrogène pour créer du chlorure d'hydrogène. D'autres réactions pourraient voir la poussière riche en chlore ou en acide chlorhydrique revenir à la surface, peut-être sous forme de perchlorates, une classe de sel fait d'oxygène et de chlore.

« Vous avez besoin de vapeur d'eau pour libérer le chlore et vous avez besoin des sous-produits de l'eau - l'hydrogène - pour former du chlorure d'hydrogène. L'eau est essentielle dans cette chimie, " dit Kevin. " Nous observons également une corrélation avec la poussière :nous voyons plus de chlorure d'hydrogène lorsque l'activité de la poussière augmente, un processus lié au réchauffement saisonnier de l'hémisphère sud."

L'équipe a repéré le gaz pour la première fois lors de la tempête de poussière mondiale en 2018, l'observant apparaître simultanément dans les hémisphères nord et sud, et a été témoin de sa disparition étonnamment rapide à nouveau à la fin de la période poussiéreuse saisonnière. Ils se penchent déjà sur les données recueillies lors de la saison des poussières suivante et voient le HCl augmenter à nouveau.

"C'est incroyablement gratifiant de voir nos instruments sensibles détecter un gaz inédit dans l'atmosphère de Mars, " dit Oleg Korablev, chercheur principal de l'instrument Atmospheric Chemistry Suite qui a fait la découverte. "Notre analyse relie la génération et le déclin du gaz chlorhydrique à la surface de Mars."

Des tests approfondis en laboratoire et de nouvelles simulations atmosphériques mondiales seront nécessaires pour mieux comprendre l'interaction surface-atmosphère à base de chlore, ainsi que des observations continues sur Mars pour confirmer que la hausse et la baisse de HCl sont entraînées par l'été de l'hémisphère sud.

"La découverte du premier nouveau gaz traceur dans l'atmosphère de Mars est une étape majeure pour la mission Trace Gas Orbiter, " dit Håkan Svedhem, Scientifique du projet ExoMars Trace Gas Orbiter de l'ESA. "Il s'agit de la première nouvelle classe de gaz découverte depuis la prétendue observation de méthane par Mars Express de l'ESA en 2004, qui a motivé la recherche d'autres molécules organiques et a finalement abouti au développement de la mission Trace Gas Orbiter, pour qui la détection de nouveaux gaz est un objectif primordial.

L'augmentation de la vapeur d'eau contient des indices sur l'évolution du climat

En plus des nouveaux gaz, le Trace Gas Orbiter affine notre compréhension de la façon dont Mars a perdu son eau, un processus qui est également lié aux changements saisonniers.

On pense autrefois que l'eau liquide a coulé à la surface de Mars, comme en témoignent les nombreux exemples d'anciennes vallées asséchées et de canaux fluviaux. Aujourd'hui, il est principalement enfermé dans les calottes glaciaires et enfoui sous terre. Mars fuit toujours de l'eau aujourd'hui, sous forme d'hydrogène et d'oxygène s'échappant de l'atmosphère.