Le mystère lié à la présence de méthane sur Mars s’est considérablement épaissi
La sonde interplanétaire ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) survole la planète rouge depuis maintenant un an, et les premiers résultats de ses observations sont maintenant disponibles. Au cours de cette période, l’orbiteur a dressé une carte de la distribution des minéraux aqueux à la surface de Mars, a étudié comment la tempête de poussière planétaire a affecté l’atmosphère et a trouvé très peu de méthane, ce qui remettrait en question les résultats de l’étude effectuée la semaine dernière.
Image d’entête : illustration de l’ExoMars Trace Gas Orbiter analysant l’atmosphère de Mars (ESA/ ATG medialab)
En tant que sous-produit de la vie, le méthane est un gaz excitant à détecter sur d’autres planètes, surtout parce qu’il ne reste pas longtemps dans l’atmosphère, de sorte que toute quantité captée doit avoir été libérée relativement récemment. Pas plus tard que la semaine dernière, la NASA et l’ESA ont annoncé que l’astromobile Curiosity et l’orbiteur Mars Express avaient tous deux détecté d’importants pics de méthane à un jour d’intervalle en 2013, et qu’ils avaient même réussi à trianguler la source la plus probable.
Mais les résultats du TGO brossent un tableau différent. À l’aide de deux spectromètres embarqués, ACS et NOMAD, les observations de l’orbiteur permettent l’analyse globale la plus détaillée réalisée jusqu’à présent, ce qui place la limite supérieure du méthane dans l’atmosphère de Mars à 0,05 partie par milliard en volume (ppbv). C’est beaucoup moins que les montants rapportés par le Curiosity et la sonde Mars Express de 6 ppbv et 15 ppbv, respectivement.
Les instruments ACS et NOMAD de l’ExoMars Trace Gas Orbiter ont trouvé peu de traces de méthane dans l’atmosphère martienne (ESA/ ATG/medialab/ O. Korablev et coll.)
Selon Oleg Korablev, auteur principal d’une étude décrivant cette découverte :
Nous disposons de belles données de haute précision qui permettent de tracer les signaux de l’eau à l’endroit où l’on peut s’attendre à voir du méthane, mais nous ne pouvons cependant signaler qu’une limite supérieure modeste qui suggère une absence globale de méthane. Les mesures de haute précision du TGO semblent être en contradiction avec les détections précédentes ; pour réconcilier les différents ensembles de données et faire correspondre la transition rapide entre les panaches précédemment signalés et les niveaux de fond apparemment très bas, nous devons trouver une méthode qui détruit efficacement le méthane près de la surface de la planète.
Les instruments ACS et Nomad de l’ExoMars Trace Gas Orbiter ont observé comment les tempêtes de poussière affectent l’atmosphère, notamment en dispersant l’eau dans l’atmosphère (ESA/ ATG/medialab/ A-C Vandaele et coll.)
Au milieu de l’année 2018, une tempête de poussière globale a balayé Mars, qui a finalement coûté la « vie » à l’astromobile Opportunity de la NASA. Mais en regardant de très haut, TGO disposait d’une vue parfaite pour étudier comment de telles tempêtes massives affectent l’atmosphère.
À l’aide de l’ACS et du NOMAD, l’orbiteur a examiné la composition chimique de l’atmosphère en observant comment elle absorbe et réfléchit la lumière solaire. L’équipe a découvert que la poussière aide à répandre la vapeur d’eau, ainsi qu’une forme « semi-lourde » d’eau, plus haut dans l’atmosphère qu’elle ne pourrait normalement le faire.
Selon Ann Carine Vandaele, chercheuse principale du NOMAD et auteur principal d’une étude sur ce thème :
Dans les latitudes septentrionales, nous avons vu des caractéristiques telles que des nuages de poussière à des altitudes de 25 à 40 km qui n’existaient pas auparavant, et dans les latitudes méridionales, nous avons vu des couches de poussière se déplacer vers des altitudes supérieures. L’augmentation de la vapeur d’eau dans l’atmosphère s’est produite remarquablement rapidement, en quelques jours seulement au début de la tempête, ce qui indique une réaction rapide de l’atmosphère à la tempête de poussière.
Ces résultats peuvent permettre aux futures études de mieux comprendre l’histoire géologique de la vapeur d’eau sur Mars.
Mais l’eau ne flotte pas seulement dans l’air autour de Mars, il y en a aussi beaucoup sous terre. L’instrument FREND de TGO a créé la première carte globale de la quantité d’eau emprisonnée dans le sol, jusqu’à une profondeur de 1 m.
L’instrument FREND de l’ExoMars Trace Gas Orbiter a dressé une carte détaillée de la distribution de l’eau sous la surface de Mars (ESA/ ATG/medialab/ I. Mitrofanov et coll.)
L’instrument peut le lire en observant comment les rayons cosmiques interagissent avec la surface de la planète. Plus précisément, il mesure la vitesse de rebond des neutrons, l’hydrogène sous forme de glace d’eau ou de minéraux hydratés les ralentit, ce qui permet à la sonde de déterminer où et la quantité d’eau présente.
Entre mai et septembre de l’année dernière, TGO a balayé Mars à maintes reprises pour produire une carte à l’échelle de la planète de la distribution des eaux dans son sous-sol. Les résultats confirment les observations précédentes, montrant que les régions polaires, en particulier le pôle nord, abritent le plus d’eau, tandis que le reste de la planète est couvert en alternance de régions humides et sèches.
Bien que FREND n’ait pas encore terminé son travail, la carte produite à ce jour est déjà la meilleure disponible.
Selon Igor Mitrofanov, auteur principal d’une troisième étude détaillant la répartition des eaux :
En seulement 131 jours, l’instrument avait déjà produit une carte avec une résolution supérieure à celle des 16 années de données de son prédécesseur à bord du Mars Odyssey de la NASA et il devrait continuer à s’améliorer. Les données s’améliorent continuellement et nous disposerons éventuellement de ce qui deviendra les données de référence pour cartographier les matériaux riches en eau de subsurface peu profonde sur Mars, données cruciales pour comprendre l’évolution globale de Mars et l’état actuel de toutes les eaux actuelles. C’est important pour la science sur Mars, et c’est aussi précieux pour l’exploration future de Mars.
Ces résultats ont été publiés dans trois études distinctes. Les études sur le méthane et la vapeur d’eau ont été publiées dans la revue Nature :
…tandis que l’étude sur la carte des eaux souterraines a été acceptée pour publication dans les Actes de l’Académie russe des sciences, la Direction des sciences physiques (PDF) : Neutron Mapping of Mars with High Spatial Resolution: First Results of FREND experiment of the ExoMars Project. Présentée sur le site de l’ESA : First results from the ExoMars Trace Gas Orbiter.