Les êtres vivants produisent la majeure partie du méthane sur Terre. Mais les scientifiques n’ont pas trouvé de signes convaincants de vie actuelle ou ancienne sur Mars et ne s’attendaient donc pas à y trouver du méthane. Pourtant, le laboratoire de chimie portable à bord de Curiosity, connu sous le nom de SAM (Sample Analysis at Mars), a continuellement détecté des traces de gaz près de la surface du cratère Gale, le seul endroit à la surface de Mars où du méthane a été détecté jusqu'à présent. Selon les scientifiques, sa source probable réside dans des mécanismes géologiques impliquant de l'eau et des roches en profondeur.

Si c’était toute l’histoire, les choses seraient faciles. Cependant, SAM a découvert que le méthane se comporte de manière inattendue dans le cratère Gale. Il apparaît la nuit et disparaît le jour. Il fluctue selon les saisons et atteint parfois des niveaux 40 fois plus élevés que d’habitude. Étonnamment, le méthane ne s'accumule pas non plus dans l'atmosphère :l'orbiteur ExoMars Trace Gas Orbiter de l'ESA (l'Agence spatiale européenne), envoyé sur Mars spécifiquement pour étudier le gaz dans l'atmosphère, n'a détecté aucun méthane.

Pourquoi certains instruments scientifiques détectent-ils le méthane sur la planète rouge alors que d'autres ne le font pas ?

"C'est une histoire avec beaucoup de rebondissements", a déclaré Ashwin Vasavada, scientifique du projet Curiosity au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud, qui dirige la mission Curiosity.

Le méthane occupe les scientifiques de Mars avec des travaux de laboratoire et des projets de modélisation informatique visant à expliquer pourquoi le gaz se comporte étrangement et n'est détecté que dans le cratère Gale. Un groupe de recherche de la NASA a récemment partagé une proposition intéressante.

Dans un article publié en mars dans le Journal of Geophysical Research:Planets, le groupe a suggéré que le méthane, quelle que soit la manière dont il est produit, pourrait être enfermé sous du sel solidifié qui pourrait se former dans le régolithe martien, qui est un « sol » constitué de roches brisées et de poussière. . Lorsque la température augmente pendant les saisons ou les heures les plus chaudes de la journée, ce qui affaiblit l'étanchéité, le méthane pourrait s'infiltrer.

Dirigés par Alexander Pavlov, planétologue au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland, les chercheurs suggèrent que le gaz peut également exploser en bouffées lorsque les sceaux se fissurent sous la pression, par exemple, d'un rover de la taille d'un petit SUV qui passe dessus. . L'hypothèse de l'équipe pourrait aider à expliquer pourquoi le méthane n'est détecté que dans le cratère Gale, a déclaré Pavlov, étant donné qu'il s'agit de l'un des deux endroits sur Mars où un robot se déplace et fore la surface. (L'autre est le cratère Jezero, où travaille le rover Perseverance de la NASA, bien que ce rover ne dispose pas d'instrument de détection de méthane.)

Pavlov fait remonter l'origine de cette hypothèse à une expérience sans rapport qu'il a menée en 2017, qui impliquait la culture de micro-organismes dans un pergélisol martien simulé (sol gelé) infusé de sel, comme l'est une grande partie du pergélisol martien.

Pavlov et ses collègues ont testé si les bactéries connues sous le nom d'halophiles, qui vivent dans les lacs d'eau salée et d'autres environnements riches en sel sur Terre, pourraient prospérer dans des conditions similaires sur Mars.

Les résultats de la croissance des microbes ne se sont pas révélés concluants, a-t-il déclaré, mais les chercheurs ont remarqué quelque chose d'inattendu :la couche supérieure du sol a formé une croûte de sel lorsque la glace salée s'est sublimée, passant d'un solide à un gaz et laissant le sel derrière elle.

Pergélisol sur Mars et sur Terre

"Nous n'y avons pas beaucoup réfléchi pour le moment", a déclaré Pavlov, mais il se souvient de la croûte du sol en 2019, lorsque le spectromètre laser accordable de SAM a détecté une explosion de méthane que personne ne pouvait expliquer.

"C'est à ce moment-là que j'ai eu un déclic", a déclaré Pavlov. Et c'est à ce moment-là que lui et une équipe ont commencé à tester les conditions susceptibles de former et de briser les sceaux de sel durcis.

L'équipe de Pavlov a testé cinq échantillons de pergélisol infusés avec différentes concentrations d'un sel appelé perchlorate, répandu sur Mars. (Il n'y a probablement pas de pergélisol dans le cratère Gale aujourd'hui, mais les phoques auraient pu se former il y a longtemps lorsque Gale était plus froid et plus glacial.) Les scientifiques ont exposé chaque échantillon à différentes températures et pressions atmosphériques à l'intérieur d'une chambre de simulation martienne à la NASA Goddard.

Périodiquement, l'équipe de Pavlov injectait du néon, un analogue du méthane, sous l'échantillon de sol et mesurait la pression du gaz en dessous et au-dessus. Une pression plus élevée sous l’échantillon impliquait que le gaz était piégé. En fin de compte, un sceau s'est formé dans des conditions semblables à celles de Mars en trois à 13 jours seulement dans des échantillons contenant une concentration de perchlorate de 5 % à 10 %.

C’est une concentration de sel beaucoup plus élevée que celle mesurée par Curiosity dans le cratère Gale. Mais le régolithe y est riche en un autre type de sels minéraux appelés sulfates, que l'équipe de Pavlov souhaite tester ensuite pour voir s'ils peuvent également former des phoques.

Le rover Curiosity est arrivé dans une région qui se serait formée lorsque le climat de Mars s'asséchait.

Améliorer notre compréhension des processus de génération et de destruction du méthane sur Mars est une recommandation clé de l'examen principal de la mission planétaire de la NASA de 2022, et des travaux théoriques comme celui de Pavlov sont essentiels à cet effort. Cependant, les scientifiques affirment qu'ils ont également besoin de mesures de méthane plus cohérentes.

SAM ne détecte le méthane que plusieurs fois par an, car il est par ailleurs occupé à effectuer son travail principal consistant à forer des échantillons de la surface et à analyser leur composition chimique.

"Les expériences sur le méthane nécessitent beaucoup de ressources, nous devons donc être très stratégiques lorsque nous décidons de les réaliser", a déclaré Charles Malespin de Goddard, chercheur principal de SAM.

Pourtant, pour tester la fréquence à laquelle les niveaux de méthane augmentent, par exemple, il faudrait une nouvelle génération d'instruments de surface qui mesurent le méthane en continu depuis de nombreux endroits sur Mars, affirment les scientifiques.

"Une partie du travail sur le méthane devra être laissée aux futurs engins spatiaux de surface qui se concentreront davantage sur la réponse à ces questions spécifiques", a déclaré Vasavada.