La Nasa sonde le mystère de l’oxygène sur Mars

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source : nasa

L’oxygène dans l’air martien évolue d’une manière qui ne peut actuellement pas être expliquée par des processus chimiques connus.

C’est ce que prétendent les scientifiques de la mission mobile Curiosity, qui mesurent le gaz.

Ils ont découvert que la quantité d’oxygène dans “l’air” martien avait augmenté de 30% au printemps et en été.

Le modèle reste un mystère, mais les chercheurs commencent à limiter les possibilités.

Bien que les changements soient de nature géologique, les scientifiques planétaires ne peuvent totalement exclure une explication impliquant la vie microbienne.

Les résultats proviennent de données d’une durée de presque six années terrestres (trois années martiennes) provenant de l’instrument Sample Analysis at Mars (Sam), un laboratoire de chimie portable situé dans le ventre du mobile Curiosity.

Les scientifiques ont mesuré les variations saisonnières des gaz qui remplissent l’air directement au-dessus de la surface du cratère Gale sur Mars, où la curiosité s’est posée. Ils ont publié leurs conclusions dans la revue JGR-Planets.

L’atmosphère martienne est principalement composée de dioxyde de carbone (CO2), avec de plus petites quantités d’autres gaz tels que l’azote moléculaire (N2), l’argon (Ar), l’oxygène moléculaire (O2) et le méthane (CH4).

L’azote et l’argon ont suivi un schéma saisonnier prévisible, variant en fonction de la quantité de CO2 dans l’air (qui est elle-même liée aux variations de la pression atmosphérique). Ils s’attendaient à ce que l’oxygène suive également ce schéma, mais ce n’était pas le cas.

L’oxygène a augmenté à chaque printemps de l’hémisphère nord, puis est tombé à l’automne.

Ils ont envisagé la possibilité que des molécules de CO2 ou d’eau (H2O) libèrent de l’oxygène lors de leur éclatement dans l’atmosphère, entraînant une hausse de courte durée. Mais il faudrait cinq fois plus d’eau pour produire l’oxygène supplémentaire que nécessaire, et le CO2 se dissocie trop lentement pour le générer en si peu de temps.

“Nous savons que l’oxygène est créé et détruit sur Mars grâce à l’énergie fournie par la lumière du soleil qui décompose le CO2 et l’H2O, qui sont tous deux observés dans l’atmosphère de Mars. Ce qui n’a pas de sens est la taille de la variation – Ne correspond pas à ce que nous nous attendons à voir “, a déclaré à BBC News le Dr Manish Patel, de l’Open University – qui ne participait pas à l’étude.

“Étant donné que Curiosity effectue des mesures à la surface de Mars, il est tentant de penser que cela vient de la surface – mais nous n’en avons aucune preuve. Géologiquement, cela semble peu probable – je ne peux penser à un processus qui conviendrait. “

Le Dr Timothy McConnochie, de l’Université du Maryland à College Park, qui est l’un des auteurs du document JGR-Planets, a déclaré à la BBC: “Vous pouvez mesurer les molécules de vapeur d’eau dans l’atmosphère martienne et mesurer le changement dans l’oxygène … Il n’y a tout simplement pas assez de molécules d’eau.

“Mars a en général une assez petite quantité de vapeur d’eau, et il y a plusieurs fois plus d’atomes d’oxygène qui apparaissent mystérieusement qu’il n’y en a dans la vapeur d’eau de la planète entière.”

Ils ont également examiné pourquoi l’oxygène est retombé aux niveaux prévus par la chimie connue en automne. Une idée était que le rayonnement solaire pourrait briser les molécules d’oxygène en deux atomes, qui se seraient ensuite échappés dans l’espace. Mais après avoir analysé les chiffres, les scientifiques ont conclu qu’il faudrait au moins 10 ans pour que l’oxygène disparaisse de cette manière.

De plus, les augmentations saisonnières ne sont pas parfaitement reproductibles; la quantité d’oxygène varie d’une année à l’autre. Les résultats impliquent que quelque chose produit du gaz et l’enlève ensuite.

Le Dr McConnochie pense que les preuves suggèrent une source d’oxygène près de la surface. “Je pense que cela pointe vers un réservoir (d’oxygène) dans le sol qui échange avec l’atmosphère”, a-t-il déclaré.

“Pour échanger (avec l’atmosphère) assez rapidement sur une échelle de temps saisonnière, il doit être proche de la surface. S’il est plus profond, tout processus sera plus lent”, a-t-il déclaré à BBC News.

Les atterrisseurs Viking de la Nasa , qui ont touché la planète rouge dans les années 1970, en sont la preuve . Les résultats de l’expérience d’échange de gaz Viking (GEX) ont montré que l’augmentation de l’humidité dans une chambre contenant un échantillon de sol martien entraînait un dégagement d’oxygène.

Cependant, dit le Dr McConnochie, la température dans la chambre du vaisseau spatial Viking était beaucoup plus chaude qu’elle ne le serait à l’extérieur, même au printemps et en été. Cela complique toute tentative d’appliquer les résultats à l’environnement martien: “C’est un indice alléchant, mais cela ne nous aide pas à résoudre le problème directement”, a-t-il expliqué.

Mars devient plus humide au printemps et en été. La glace d’eau se dépose sur les pôles en hiver. Ensuite, tout au long de l’été, il y a libération de vapeur d’eau dans les régions polaires.

Il pourrait y avoir un lien entre l’humidification de la planète entière à cette époque et le dégagement d’oxygène.

Curieusement, les variations de l’oxygène sont similaires à celles du méthane, dont l’abondance augmente d’environ 60% en été pour des raisons inexplicables. On ne sait pas s’il existe un lien.


Évier de sol

Le mystère du méthane a beaucoup attiré l’attention au fil des ans car la plus grande partie du méthane de la Terre est produite par des organismes vivants. Bien que les processus géologiques puissent libérer du méthane de différentes manières, la production de ce gaz par des microbes vivant profondément sous la surface reste une possibilité séduisante.

L’oxygène peut aussi être produit par des microorganismes. La possibilité que la biologie soit derrière l’évolution des niveaux de gaz dans l’atmosphère martienne ne peut être exclue. Mais la barre scientifique sur de telles revendications est très haute.

C’est une possibilité très lointaine, mais nous ne comprenons toujours pas suffisamment le comportement de l’oxygène pour l’utiliser comme indicateur de la vie.

En outre, la quasi-surface de Mars est un endroit très difficile à vivre en raison des niveaux élevés de rayonnement qui traversent l’atmosphère martienne, des fortes variations de température et de la disponibilité limitée en eau.

“Avec les instruments actuels sur le vaisseau spatial Mars, nous n’avons aucun moyen de savoir si la biologie produit l’augmentation de l’oxygène au printemps. Les processus abiotiques sont très prometteurs. Nous devons donc les éliminer fermement avant de poursuivre la contribution microbienne”, a déclaré le professeur Sushil Atreya. , co-auteur de l’étude, de l’Université du Michigan, a déclaré à BBC News.

Mais il a ajouté que les missions futures effectueraient des mesures interdépendantes qui pourraient éclairer l’habitabilité de Mars.

Le Dr Patel a déclaré: “Bien que je croie que l’activité biologique dans la sous-surface martienne à un moment donné de l’histoire de Mars est une possibilité réelle, il n’y a aucun moyen de l’expliquer par le biais de microbes producteurs d’oxygène – nous manquons des nombreux autres indicateurs viens avec ça.

“Peut-être que tout est caché, mais en tant que scientifique, je ne peux que commenter ce que nous observons – et une affirmation extraordinaire nécessite une observation extraordinaire.”

La notion de confinement de l’oxygène sous une forme chimique dans le sol martien reste beaucoup plus probable.

“Un phénomène qui s’applique à la plupart des molécules de gaz est qu’elles collent aux surfaces (en particulier tout ce qui a une grande surface). Ce collage, cette adsorption, change en fonction de la température”, a expliqué Tim McConnochie.

“L’oxygène est une molécule très active, elle change donc d’une forme à l’autre, puis s’en colle, puis se rétablit. La difficulté réside dans les formes d’oxygène que nous connaissons dans le sol martien sont celles qui sont assez stables.”

L’une de ces molécules stables est un composé appelé perchlorate, largement répandu dans le sol martien. Il n’abandonne pas facilement son oxygène, mais il est possible qu’une exposition à un rayonnement de haute énergie – les rayons cosmiques, par exemple – en amène une partie à se décomposer, laissant ainsi des sous-produits.

Un sous-produit potentiel est l’hypochlorite – qui se trouve dans l’eau de Javel – qui est moins stable et donc plus susceptible de libérer de l’oxygène.

“Je pense que nous savons plus comment le libérer du sol que de le séquestrer dans le sol”, a déclaré Tim McConnochie. Mais il a expliqué: “Vraisemblablement, il y a un cycle qui le séquestre.”

Le Pr Atreya a expliqué: “Il existe au moins trois réservoirs abiotiques potentiels à la surface / sous la surface de Mars – oxydant, sous forme de perchlorates; oxydant sous forme de peroxyde d’hydrogène; et roches oxydées ou minéraux hydratés.

“Les réactions eau-roche du passé, ou encore aujourd’hui, si de l’eau liquide existait sous la surface ou sous forme de saumure, étaient probablement responsables du troisième réservoir.”

M. Patel pense qu’il ne sera peut-être pas possible d’appliquer le résultat de Gale Crater à l’ensemble de Mars. “Cela a été mis en évidence par la récente mesure du méthane, dans laquelle Curiosity a mesuré une quantité énorme de méthane, mais cela n’a pas été détecté par les instruments NOMAD et ACS de l’Orbiter ExoMars Trace Gas Orbiter, qui permet de mesurer ces éléments à l’échelle mondiale. et à une sensibilité plus élevée “.

Les auteurs de l’étude dans JGR-Planets affirment qu’ils remettent le problème à la connaissance des scientifiques sur le terrain, dans le but de tirer parti de l’expertise de l’ensemble de la communauté.

Nous avons appris énormément de choses sur la planète rouge au cours des dernières décennies, mais il est clair que de nombreuses énigmes restent à résoudre.


source : bbc

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