Laurent tourelle
Où est passée l’atmosphère de Mars ?
Des recherches récentes suggèrent que l’atmosphère de Mars pourrait être « cachée à la vue de tous », ayant été absorbée par les minéraux argileux de la planète rouge. Si l’enveloppe gazeuse de Mars a réellement « disparu » il y a plus de 3 milliards d’années, cela pourrait expliquer la transformation radicale de la planète, qui a perdu sa capacité potentielle à abriter la vie.
L’histoire aquatique de Mars
Les scientifiques savent que Mars n’a pas toujours été le paysage aride et stérile que parcourent aujourd’hui les rovers martiens, Perseverance et Curiosity. Ces deux robots de la NASA ont découvert des preuves d’une eau abondante sur Mars au début de son histoire de 4,6 milliards d’années. Cependant, pour que Mars ait eu de l’eau liquide, elle devait disposer d’une atmosphère capable de maintenir cette eau en l’état liquide et d’éviter son gel. La question qui se pose depuis des décennies est : où est donc passée cette atmosphère ?
Une réponse sous nos yeux
Une équipe de chercheurs propose que la réponse à cette question ait toujours été présente sur la surface de Mars, sans que nous en ayons conscience. Dans un article publié dans Science Advances, ils avancent que même si de l’eau était effectivement présente, celle-ci aurait pu s’infiltrer à travers certains types de roches, déclenchant une série de réactions qui auraient aspiré le dioxyde de carbone de l’atmosphère. Ce dioxyde de carbone aurait alors été transformé en méthane, une forme de carbone, et piégé dans les argiles de la surface martienne.
Oliver Jagoutz, professeur de géologie au Département des sciences de la Terre, de l’atmosphère et des planètes du Massachusetts Institute of Technology (MIT EAPS), déclare : « D’après nos découvertes sur Terre, nous montrons que des processus similaires ont probablement eu lieu sur Mars, et que de grandes quantités de dioxyde de carbone atmosphérique auraient pu se transformer en méthane et être séquestrées dans des argiles. Ce méthane pourrait encore être présent et peut-être même utilisé comme source d’énergie sur Mars à l’avenir. »
La Terre comme clé de compréhension
Au départ, l’équipe du MIT n’a pas orienté ses recherches vers Mars, mais vers notre propre planète. Les scientifiques cherchaient à comprendre quels processus géologiques ont conduit à l’évolution de la lithosphère, la couche externe dure mais fragile qui englobe la croûte et le manteau supérieur de la Terre.
Ils se sont concentrés sur un type de minéral argileux de surface connu sous le nom de smectite, qui est particulièrement efficace pour piéger le carbone. Un seul grain de smectite contient de nombreux plis, offrant un espace où le carbone peut se loger et rester pendant des milliards d’années sans être perturbé.
Les processus de smectite sur Mars
Sur Terre, les smectites se forment grâce au mouvement des plaques tectoniques. Ce phénomène a également fait remonter ces argiles à la surface de notre planète. Une fois exposé, ce minéral a absorbé du dioxyde de carbone, réduisant ainsi la quantité de ce gaz à effet de serre dans l’atmosphère et contribuant à refroidir la planète pendant des millions d’années.
L’équipe a commencé à examiner la surface de Mars et a remarqué une présence de smectite similaire à celle de la Terre. Cependant, une question importante se posait : comment ce minéral argileux a-t-il été créé sur une planète sans activité tectonique ?
Indices géologiques sur Mars
Un indice clé a été la détection à distance de roches ignées à faible teneur en silice sur Mars, appelées « roches ultramafiques ». Sur Terre, ces roches sont connues pour créer des smectites lorsqu’elles sont altérées par l’eau. Sur Mars, il existe également des preuves d’anciennes rivières qui auraient permis à l’eau de couler et de réagir avec la roche sous-jacente.
En utilisant leur connaissance des interactions entre l’eau et les roches ignées sur Terre, l’équipe a développé un modèle applicable à Mars pour déterminer si l’eau aurait pu réagir avec les roches ultramafiques profondes et produire des smectites à la surface.
Modélisation des interactions entre l’eau et les roches
En appliquant ce modèle, les scientifiques ont découvert qu’au cours d’un milliard d’années, l’eau aurait pu s’infiltrer à travers la croûte martienne et réagir avec un minéral silicaté de magnésium et de fer, l’olivine. Ce minéral, riche en fer, aurait alors libéré de l’hydrogène lorsqu’il s’est lié à l’oxygène de l’eau. Ce fer oxydé a contribué à donner à Mars sa couleur rouge caractéristique.
L’hydrogène libéré aurait pu ensuite se combiner avec le dioxyde de carbone de l’eau pour produire du méthane, transformant lentement l’olivine en une autre roche riche en fer appelée serpentine. La serpentine, en continuant à réagir avec l’eau, aurait finalement contribué à la formation de smectites.
Le potentiel de stockage du carbone
Joshua Murray, auteur principal de l’étude et diplômé du MIT EAPS, explique : « Ces argiles smectites ont une telle capacité à stocker du carbone. Nous avons donc utilisé les connaissances existantes sur la manière dont ces minéraux sont stockés dans les argiles sur Terre pour extrapoler : si la surface martienne contient autant d’argile, quelle quantité de méthane peut-on y stocker ? »
Les chercheurs ont découvert que pour stocker suffisamment de méthane afin d’éliminer la majorité du dioxyde de carbone de l’atmosphère de Mars, la planète aurait dû être recouverte d’une couche de smectite d’une profondeur de plus de 1 100 mètres.
Conclusion : l’atmosphère cachée de Mars
En conclusion, l’équipe a constaté que les estimations des volumes globaux d’argile sur Mars sont compatibles avec l’idée qu’une fraction significative du dioxyde de carbone initial de Mars pourrait être séquestrée sous forme de composés organiques dans la croûte riche en argile. « D’une certaine manière, l’atmosphère manquante de Mars pourrait se cacher à la vue de tous », conclut Murray.
Les recherches de l’équipe ont été publiées le 25 septembre dans la revue Science Advances.
