La planète Mars serait trop petite pour être habitable
Une partie des recherches que les scientifiques mènent actuellement sur Mars porte sur ce qu’il est advenu de son eau qu’ils pensent que la planète avait dans un lointain passé. Une nouvelle étude de l’Université de Washington à St. Louis (Etats-Unis) suggère une nouvelle théorie sur ce qui a pu contribuer à la perte d’eau sur cette planète.
Image d’entête : représentation artistique de Mars avec une surface parsemée d’eau semblable à celle de la Terre. (NASA/ Joshua Stevens/ NOAA/ JPL-Caltech/ USGS/ Sean Garcia/ Université de Washington)
Le diamètre de Mars ne représente que 53 % de celui de la Terre (un peu plus de la moitié de sa taille), ce qui l’empêcherait de conserver les substances volatiles que nous savons essentielles à la vie, comme l’eau.
Selon le planétologue Kun Wang, de l’université Washington à Saint-Louis :
Le sort de Mars a été décidé dès le début. Il y a probablement un seuil sur les exigences de taille des planètes rocheuses pour retenir suffisamment d’eau pour permettre l’habitabilité et la tectonique des plaques, avec une masse supérieure à celle de Mars.
Bien qu’il existe de nombreuses différences entre la Terre et les autres planètes terrestres du système solaire, il peut être difficile de déterminer quels facteurs sont propices à l’émergence de la vie, et quels facteurs l’entravent.
Mais nous pouvons examiner certaines des choses dont la vie sur Terre a besoin pour exister, et travailler à partir de là.
L’une des choses dont la vie sur Terre a besoin est de l’eau liquide. Les conditions permettant la présence d’eau liquide sont donc l’un des éléments clés de la liste des critères d’habitabilité d’une planète. Nous savons qu’il y avait autrefois de l’eau à la surface de Mars, comme en témoignent les météorites martiennes arrivées jusqu’à la Terre et extraites de la planète rouge lorsque le système solaire était encore jeune. Aujourd’hui, cependant, Mars est poussiéreuse, sèche et désolée, et toute eau à sa surface est gelée.
La transition d’une planète relativement humide à un désert aride est parfois attribuée à la perte du champ magnétique de Mars. Mais il est possible que d’autres facteurs jouent un rôle dans la rétention des substances volatiles, comme la gravité à la surface d’un corps cosmique. la gravité de la Terre, pour référence, est 2,66 fois celle de Mars. Wang et son équipe ont donc entrepris d’enquêter.
Plus précisément, ils ont commencé à étudier l’abondance du potassium, un élément modérément volatil, sur divers objets du système solaire, en l’utilisant comme indicateur d’autres éléments et composés volatils.
En effet, les rapports isotopiques du potassium sont un bon indicateur de l’épuisement des éléments volatils à l’intérieur des planètes, car ils sont insensibles aux processus ignés (volcanisme) et à la vaporisation induite par des impacts.
Selon Wang :
Les météorites martiennes sont les seuls échantillons dont nous disposons pour étudier la composition chimique de la masse de Mars.
Ces météorites martiennes ont des âges variant de plusieurs centaines de millions à 4 milliards d’années et elles ont enregistré l’histoire de l’évolution volatile de Mars. En mesurant les isotopes d’éléments modérément volatils, comme le potassium, nous pouvons déduire le degré d’appauvrissement en éléments volatils des planètes brutes et établir des comparaisons entre différents corps du système solaire.
L’équipe a étudié les compositions isotopiques du potassium dans 20 météorites martiennes, choisies parce qu’elles semblent être représentatives de la composition globale en silicates de Mars. Ces compositions ont ensuite été comparées aux compositions silicatées connues de trois autres objets du système solaire interne de masses différentes : la Terre, la Lune et l’astéroïde Vesta.
Les résultats montrent que Mars a perdu plus de substances volatiles que la Terre au cours de sa formation, mais qu’elle en a conservé davantage que la Lune et Vesta, qui sont tous deux beaucoup plus petits et plus secs que Mars.
Selon la planétologue Katharina Lodders de l’Université de Washington :
La raison pour laquelle l’abondance d’éléments volatils et de leurs composés sont beaucoup plus faibles dans les planètes différenciées que dans les météorites indifférenciées primitives est une question qui se pose depuis longtemps.
La mise en évidence de la corrélation entre les compositions isotopiques du potassium et la gravité de la planète est une découverte inédite qui a d’importantes implications quantitatives pour savoir quand et comment les planètes différenciées ont reçu et perdu leurs volatiles.
Cela a des implications pour notre compréhension de l’histoire de la planète, ont déclaré les chercheurs. De précédentes recherches ont montré que Mars était autrefois très humide. Cette nouvelle corrélation entre la gravité et la rétention des substances volatiles pourrait nous aider à déterminer la quantité d’eau que Mars possédait autrefois.
En outre, cette découverte a des implications pour notre recherche de mondes habitables en dehors du système solaire. L’un des facteurs qui influencent la présence d’eau liquide à la surface d’une planète est sa température, liée à sa proximité avec son étoile. Trop près, l’eau s’évapore, trop loin, elle gèle.
Nous pouvons également mesurer la taille et la masse des exoplanètes, en fonction de la quantité de lumière qu’elles bloquent lorsqu’elles se déplacent entre nous et l’étoile, et de la quantité de mouvement de l’étoile dans son orbite mutuelle avec l’exoplanète. Les travaux de l’équipe pourraient donc nous aider à écarter les exoplanètes qui sont trop petites pour contenir de l’eau liquide.
L’étude publiée dans PNAS : Potassium isotope composition of Mars reveals a mechanism of planetary volatile retention et présentée sur le site de l’Université de Washington à St. Louis via EurekAlert : Mars habitability limited by its small size, isotope study suggests.