L'énigme du méthane sur Mars est plus compliquée que prévu

Début août 2020, l'Agence spatiale européenne a annoncé que la mission Trace Gas Orbiter (TGO) n'avait toujours pas découvert de méthane alors que la sonde Mars Express de l'ESA et le rover Curiosity de la NASA en ont détecté. Dans la gamme de spectre où le méthane est censé se manifester, TGO trouve à la place la présence de gaz martiens déjà connus mais dont la signature n'était pas attendue. Ces résultats sont rapportés dans deux nouvelles études publiées dans Astronomy & Astrophysics, l'une dirigée par Kevin Olsen de l'université d'Oxford, au Royaume-Uni, et l'autre dirigée par Alexander Trokhimovskiy de l'Institut de recherche spatiale de l'Académie des sciences de Russie, à Moscou.
Si les scientifiques se focalisent autant sur le méthane, c'est que, sur Terre, son origine est à 90 % liée à la vie. Le méthane (CH4) est en effet un sous-produit du métabolisme des organismes vivants. Sur Mars, sa présence pourrait s'expliquer par l'existence d'une forme de vie ou, plus sûrement, par un phénomène lié à une activité volcanique ou hydrothermale. À cela s'ajoute que depuis 2003, les résultats sont assez difficiles à comprendre et sujets à polémique. Et aucun d'entre eux n'a permis de déterminer les causes exactes de ces émissions, ni si elles sont produites par des mécanismes purement physico-chimiques ou synthétisées par des formes de vie.
Pourtant, on attendait de la mission TGO qu'elle règle définitivement cette question du méthane. Ce satellite de l'Agence spatiale européenne, construit par Thales Alenia Space a justement été conçu pour cela avec la capacité à analyser, avec une précision inégalée, des spectres infrarouges de l'atmosphère martienne. Ses instruments permettent d'identifier et de caractériser des molécules qui constituent moins de 1 % de l'atmosphère de Mars. Dit autrement, TGO est suffisamment précis pour détecter de 10 à 100 fois moins de méthane que toutes les détections précédemment rapportées par Curiosity et Mars Express (en photo ci-dessous).

Selon Franck Montmessin, directeur de recherche CNRS au Latmos, coresponsable scientifique d'ACS (Atmospheric Chemistry Suite, l'instrument de TGO à l'origine de ces deux articles), et coauteur de l'étude, les « derniers résultats dévoilés par l'ESA sont très surprenants ». À l'endroit où le TGO cherchait du méthane, les scientifiques ont détecté deux « signatures chimiques inattendues dans l'atmosphère martienne dans les longueurs d'onde où nous nous attendions à voir seulement le méthane, où sa signature est de loin la plus forte ».
Ces signatures « proviennent de l'ozone et du dioxyde de carbone (CO2) ». Cette détection explique la difficulté de la tâche à détecter des traces de méthane. Pour Frank Montmessin, la « présence d'ozone et de CO2 aurait tendance à polluer les mesures faites jusqu'à présent par les différents instruments qui ont détecté du méthane dans l'atmosphère de Mars mais qui n'ont pas tenu compte de l'effet potentiel de ces autres gaz. » Il faut tout de même souligner que la découverte de ces deux gaz dans l'infrarouge est une « jolie performance technique et montre qu'ACS fonctionne très bien ». D'un point de vue scientifique, la découverte de ces deux gaz montre qu'il est possible de cartographier l'ozone martien également dans l'infrarouge, de sorte que « son comportement peut être sondé à des altitudes plus basses, ce qui nous permet d'avoir une vue plus détaillée et complète du rôle de l'ozone dans la chimie atmosphérique de la planète ». Quant au CO2, cette découverte permet de combler une absence totale de connaissance de sa signature dans cette région du spectre. Compte tenu de l'importance du CO2 sur Mars, Vénus mais aussi la Terre, « disposer d'un inventaire complet de son effet sur le spectre infrarouge est le préalable à toute exploration de son effet sur le bilan énergétique de ces planètes ».
Alors, la question de l'existence du méthane se pose-t-elle ? Pour Franck Montmessin, il est « trop tôt pour se prononcer définitivement et nous n'avons pas encore épuisé tout l'arsenal de nos possibilités ». Pour comprendre la difficulté de la tâche, il faut savoir que Curiosity se situe au fond d'un cratère, « difficilement accessible aux instruments du TGO ». La présence de poussière et de nuages est une gêne pour TGO qui a le plus grand mal à « voir ce qui se passe en dessous de 20 kilomètres d'altitude dans cette région située près de l'équateur ». N'oubliez pas que TGO « observe le soleil à travers l'atmosphère pour faire ses mesures, et que celle-ci est parfois trop opaque à cause de la poussière ». Pour s'affranchir de ces contraintes, l'équipe d'ACS songe à améliorer la sensibilité et descendre plus bas afin de « nous rapprocher le plus possible du site d'atterrissage de Curiosity » avec l'espoir de « sonder l'atmosphère au moment où Curiosity détecterait du méthane ».
Enfin, on ne peut pas exclure que la présence d'ozone et de CO2, « dont les signatures se mélangent à celle du méthane », aurait pu interférer les mesures prises par Curiosity et Mars Express, ce qui « nécessiterait une remise à plat de l'analyse qui a été faite de ces mesures et leur interprétation » !  En conclusion, plus le temps avance, « plus il joue en faveur du TGO ». Avec des mesures et des spectres de plus en plus précis produits par TGO, il deviendra plus facile « de se confronter directement aux mesures de Curiosity ».


Source : futura-sciences.com
 
   

(heure de Paris)
Lever de Mars: 13h02
Coucher de Mars: 2h51
Distance Terre-Mars
129,6 millions de km

Arrivée du rover
Perseverance
sur Mars dans
 
   
 
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