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. Crédit :ESA
L'orbiteur ESA-Roscosmos Trace Gas a fixé de nouvelles limites supérieures sur la quantité de méthane, éthane, l'éthylène et la phosphine se trouvent dans l'atmosphère martienne, quatre gaz dits « biomarqueurs » qui sont des signes potentiels de vie.
La recherche de biomarqueurs sur Mars est l'un des principaux objectifs de l'ExoMars Trace Gas Orbiter. Un biomarqueur d'intérêt clé est le méthane, autant le méthane trouvé sur Terre est produit par des êtres vivants ou par l'activité géologique, et il en va peut-être de même pour Mars.
Le "mystère du méthane" sur Mars dure depuis de nombreuses années, avec des résultats contradictoires de missions telles que Mars Express de l'ESA et le rover Curiosity de la NASA capturant des pointes et des rafales sporadiques de gaz dans l'atmosphère de Mars, fluctuations à la fois en orbite et à la surface de la planète, signes du gaz variant avec les saisons, ou ne pas observer de méthane du tout.
Les estimations précédentes de Mars et des missions au sol vont de 0,2 à 30 parties par milliard en volume (ppbv), indiquant jusqu'à 30 molécules de méthane par milliard de molécules. Pour référence, le méthane est présent dans l'atmosphère terrestre à près de 2000 ppbv.
Cependant, les premiers résultats du Trace Gas Orbiter, rapporté en avril 2019, n'a pas repéré de méthane, au lieu de calculer cela, si présent, le gaz doit avoir une concentration maximale de seulement 0,05 ppbv.
"Nous avons maintenant utilisé le Trace Gas Orbiter pour affiner encore plus la limite supérieure du méthane sur Mars, cette fois, la collecte de données pour plus de 1,4 années martiennes - 2,7 années terrestres, " dit Franck Montmessin de LATMOS, La France, Co-chercheur principal de la suite de chimie atmosphérique (ACS) de Trace Gas Orbiter et auteur principal de l'un des trois nouveaux articles sur les biomarqueurs martiens.
"Nous n'avons trouvé aucun signe de gaz, suggérant que la quantité de méthane sur Mars est probablement encore plus faible que les estimations précédentes ne le suggèrent."
Comme les instruments de l'orbiteur sont très sensibles, si du méthane est présent, il doit être en abondance inférieure à 0,05 ppbv - et plus probablement inférieure à 0,02 ppbv, disent Franck et ses collègues. Les scientifiques ont également recherché des traces de méthane autour de la maison de Curiosity, Cratère Gale, et n'a rien trouvé, malgré le rover signalant la présence de méthane là-bas.
"Curiosity mesure juste à la surface de Mars tandis que l'orbiteur prend des mesures quelques kilomètres au-dessus. La différence entre ces deux découvertes pourrait donc s'expliquer par le méthane piégé dans la basse atmosphère ou à proximité immédiate du rover, " ajoute Franck.
L'ExoMars Trace Gas Orbiter a fixé de nouvelles limites supérieures pour le méthane, éthane, l'éthylène et la phosphine dans l'atmosphère martienne, trouver très peu de preuves de leur existence. Les gaz sont souvent associés à des processus biologiques ou géologiques, donc comprendre s'ils sont présents ou non sur une autre planète est essentiel pour comprendre quels processus peuvent ou non être actifs sur Mars aujourd'hui. Crédit :ESA
L'absence apparente de méthane martien signalée par Franck et ses collègues est étayée par un article utilisant les données de l'instrument NOMAD (Nadir Occultation MARs Discovery) de l'orbiteur, couvrant à nouveau une année martienne complète et recherchant du méthane et deux autres biomarqueurs.
"Nous n'avons également trouvé aucun signe de méthane sur Mars, et fixer une limite supérieure de 0,06 ppbv, qui est d'accord avec les conclusions initiales de TGO utilisant ACS, " déclare l'auteur principal du journal, Elise Wright Knutsen, auparavant au Goddard Space Flight Center de la NASA, NOUS., et maintenant chez LATMOS, La France. "En plus de rechercher du méthane mondial, nous avons également recherché des panaches localisés à plus de 2000 endroits sur la planète et n'avons rien détecté - donc si du méthane est libéré de cette manière, ça doit être sporadique."
Aux côtés du méthane, Elise et ses collègues ont recherché deux autres gaz biomarqueurs potentiels :l'éthane et l'éthylène. Ces molécules devraient se produire après la décomposition du méthane par la lumière du soleil, et sont donc passionnants à la fois en eux-mêmes et dans le contexte de notre chasse au méthane. Les molécules d'éthane et d'éthylène ont également des durées de vie courtes, ce qui signifie que s'ils se trouvent dans une atmosphère planétaire, ils doivent avoir été récemment libérés ou créés via un processus en cours. Cela en fait d'excellents traceurs d'une éventuelle activité biologique ou géologique.
"Ce sont les premiers résultats d'ExoMars à la recherche de ces deux gaz, " dit Elise. " Nous n'avons pas détecté non plus, et ainsi fixer des limites supérieures pour l'éthane et l'éthylène à 0,1 et 0,7 ppbv, respectivement—faible, mais supérieur à nos limites pour le méthane."
L'orbiteur a également recherché de la phosphine, un gaz qui a fait sensation l'année dernière et a provoqué une énorme controverse lorsqu'il aurait été détecté à Vénus. La plupart de la phosphine sur Terre est produite biologiquement, ce qui en fait un biomarqueur passionnant dans les atmosphères des planètes telluriques.
"Nous n'avons trouvé aucun signe de phosphine sur Mars, " dit Kevin Olsen de l'Université d'Oxford, ROYAUME-UNI, et auteur principal de l'étude sur la phosphine. "Nos limites supérieures sont similaires pour celles de l'éthane et de l'éthylène, entre 0,1 et 0,6 ppbv."
La recherche de la vie sur Mars, ou des signatures persistantes de celui-ci, est un objectif central du programme ExoMars, et la chasse aux biomarqueurs en particulier est un objectif principal du Trace Gas Orbiter. Le futur rover ExoMars Rosalind Franklin, lancement prévu en 2022, complétera la chasse aux biomarqueurs de TGO en creusant dans la surface martienne; les échantillons souterrains peuvent être plus susceptibles de retenir des biomarqueurs, car le matériau est protégé de l'environnement de rayonnement sévère de l'espace.
"Que des biomarqueurs soient détectés ou non, ces résultats sont importants pour notre compréhension des processus qui se produisent, et qui ne le font pas, dans l'atmosphère martienne - des informations essentielles pour déterminer où concentrer notre enquête continue sur Mars, " ajoute Håkan Svedhem, Scientifique du projet ESA pour l'orbiteur de gaz trace ExoMars.
« De nombreuses questions clés demeurent, par exemple, pourquoi Curiosity voit-il du méthane au cratère Gale, alors qu'on n'en trouve pas en orbite ? Ce méthane pourrait-il venir d'ailleurs, ou ne se trouver que dans des endroits particuliers de la planète, ou un processus inattendu pourrait-il détruire le méthane présent avant que nous puissions le détecter ?
Ce sera passionnant de continuer à travailler en collaboration avec des missions comme les rovers Curiosity et Rosalind Franklin, qui ont tous deux des points de vue totalement différents d'un orbiteur, pour vraiment cerner ce qui se passe dans ce mystérieux environnement planétaire."
