Bien que Mars présente un paysage aride et poussiéreux sans aucun signe de vie jusqu'à présent, ses caractéristiques géologiques telles que les deltas, les lits de lacs et les vallées fluviales suggèrent fortement un passé où l'eau coulait autrefois en abondance à sa surface. Pour explorer cette possibilité, les scientifiques examinent les sédiments conservés à proximité de ces formations. La composition de ces sédiments recèle des indices sur les premières conditions environnementales, les processus qui ont façonné la planète au fil du temps et même des signes potentiels de vie passée.
Dans l'une de ces analyses, les sédiments collectés par le rover Curiosity dans le cratère Gale, considéré comme un ancien lac formé il y a environ 3,8 milliards d'années à la suite d'un impact d'astéroïde, ont révélé de la matière organique. Cependant, cette matière organique contenait une quantité nettement inférieure d'isotope de carbone 13 ( 13 C) par rapport aux isotopes du carbone 12 ( 12 C) par rapport à ce que l'on trouve sur Terre, suggérant différents processus de formation de matière organique sur Mars.
Aujourd'hui, une étude publiée dans la revue Nature Geoscience le 9 mai 2024, éclaircit cet écart. Une équipe de recherche, dirigée par le professeur Yuichiro Ueno de l'Institut de technologie de Tokyo et le professeur Matthew Johnson de l'Université de Copenhague, a découvert que la photodissociation du dioxyde de carbone (CO2 ) dans l'atmosphère en monoxyde de carbone (CO) et la réduction ultérieure entraîne une matière organique appauvrie 13 Contenu C.
"En mesurant le rapport isotopique stable entre 13 C et 12 C, la matière organique martienne a un 13 Abondance en C de 0,92% à 0,99% du carbone qui le compose. C'est extrêmement faible par rapport à la matière organique sédimentaire de la Terre, qui représente environ 1,04 %, et au CO2 atmosphérique. , environ 1,07 %, qui sont tous deux des restes biologiques et ne sont pas similaires à la matière organique des météorites, qui est d'environ 1,05 %", explique Ueno.
Au début, Mars avait une atmosphère riche en CO2 contenant à la fois 13 C et 12 Isotopes C. Les chercheurs ont simulé différentes conditions de composition et de température de l’atmosphère martienne lors d’expériences en laboratoire. Ils ont découvert que lorsque 12 CO2 est exposé à la lumière solaire ultraviolette (UV), il absorbe préférentiellement le rayonnement UV, conduisant à sa dissociation en CO appauvri en 13 C, laissant derrière lui CO2 enrichi en 13 C.
Ce fractionnement isotopique (séparation des isotopes) est également observé dans les hautes atmosphères de Mars et de la Terre, où l'irradiation UV du soleil provoque du CO2 se dissocier en CO avec un 13 épuisé Contenu C. Dans une atmosphère martienne réductrice, le CO se transforme en composés organiques simples tels que le formaldéhyde et les acides carboxyliques.
Au début de l'ère martienne, avec des températures de surface proches du point de congélation de l'eau et ne dépassant pas 300 K (27°C), ces composés peuvent s'être dissous dans l'eau et se déposer dans les sédiments.
À l'aide de modèles de calcul, les chercheurs ont découvert que dans une atmosphère contenant du CO2 rapport CO de 90:10, une conversion de 20 % du CO2 au CO conduirait à de la matière organique sédimentaire avec δ 13 CVPDB valeurs de -135‰. De plus, le CO2 restant serait enrichi en 13 C avec δ 13 CVPDB valeurs de +20‰. Ces valeurs correspondent étroitement à celles observées dans les sédiments analysés par le rover Curiosity et estimées à partir d'une météorite martienne. Cette découverte indique qu'un processus atmosphérique plutôt que biologique serait la principale source de formation de matière organique au début de Mars.
"Si l'estimation de cette recherche est correcte, il pourrait y avoir une quantité inattendue de matière organique présente dans les sédiments martiens. Cela suggère que les futures explorations de Mars pourraient découvrir de grandes quantités de matière organique", explique Ueno.
Plus d'informations : Yuichiro Ueno et al, Synthèse de 13 Matière organique appauvrie en C provenant du CO dans une atmosphère réductrice du début de Mars, Nature Geoscience (2024). DOI :10.1038/s41561-024-01443-z
Informations sur le journal : Géosciences de la nature
Fourni par l'Institut de technologie de Tokyo
