Mieux comprendre la disparition de l’atmosphère martienne

Un important indicateur servant à estimer la proportion perdue de l’atmosphère martienne peut changer en fonction de l’heure et de la température à la surface de la planète Rouge, selon de nouvelles observations effectuées par des scientifiques financés par la NASA.

Toujours au dire de la NASA, de précédentes mesures de cet indicateur – des isotopes d’oxygène – ont largement différé. Une mesure précise de cet indicateur est importante pour estimer l’ampleur de l’ancienne atmosphère martienne, avant que la planète ne perde sa couche gazeuse protectrice, ce qui pourrait révéler si Mars a déjà pu être habitable, et pour en estimer les conditions à cette époque.

Mars est aujourd’hui un désert froid et inhospitalier, mais des particularités telles que des lits de rivières asséchés et des minéraux qui ne se forment qu’avec l’aide d’eau liquide indiquent qu’il y a fort longtemps, la planète possédait une atmosphère épaisse qui retenait suffisamment de chaleur pour permettre le flot d’eau liquide, une composante essentielle à l’apparition de la vie, à la surface de la planète.

Il semble que Mars a perdu une très forte proportion de son atmosphère sur plusieurs milliards d’années, transformant son climat ayant pu permettre l’éclosion de formes de vie en un environnement gelé et mortel, tel qu’on le connaît aujourd’hui. Ces hypothèses s’appuient sur des données transmises par de nombreuses missions de la NASA, en remontant aussi loin que les sondes Viking, en 1976.

Cependant, plusieurs mystères demeurent. « Nous savons que Mars possédait une atmosphère plus importante. Nous savions qu’elle possédait de l’eau liquide. Nous n’avons pas une bonne estimation des conditions qui prévalaient à l’exception de ces deux aspects. À quel point l’environnement martien ressemblait-il à celui de la Terre? », se demande Timohy Livengood, de l’Université du Maryland et du Goddard Space Flight Center de la NASA. M. Livengood est le principal auteur de cette étude publié dans le magazine spécialisé Icarus, au début du mois.

L’une des méthodes pour estimer l’épaisseur de l’ancienne atmosphère martienne consiste à examiner les isotopes d’oxygène. Puisque les isotopes plus légers ont tendance à s’échapper plus rapidement que les isotopes plus lourds, l’atmosphère toujours présente tend à devenir plus riche en isotopes plus lourds. Dans ce contexte, Mars est plus riche en isotope 18O, comparativement à l’isotope 16O, plus léger et plus présent sur Terre. Le taux de présence d’un isotope par rapport à un autre peut servir à estimer le volume de l’ancienne atmosphère martienne, cela combiné à une estimation de la vitesse à laquelle l’isotope 16O s’échappe, tout en assumant que les proportions des deux isotopes étaient autrefois similaires sur Mars comme sur Terre.

Mesures variées

Le problème, c’est que les mesures du volume de l’isotope 18O, par rapport au 16O, n’ont pas été constantes sur Mars. Différentes missions ont mesuré différentes proportions, ce qui n’a pas permis d’obtenir la même compréhension de la composition de l’atmosphère martienne.

Les nouveaux résultats obtenus par les chercheurs offrent une piste de solution pour résoudre ce problème, en démontrant que la proportion peut effectivement changer au fil de la journée. « Dans nos mesures, la proportion d’isotopes varie d’une baisse de 9% des isotopes plus lourds vers midi, sur Mars, à une hausse d’environ 8% de l’isotope 18O vers 13h30, comparativement aux proportions jugées normales sur Terre », a précisé M. Livengood.

L’équipe de recherche estime que les changements constatés au cours de la journée sont normaux et peuvent être attribuables à la différence de température au sol, alors que les molécules plus riches en isotopes 18O adhéreraient davantage à la surface froide, comparativement aux isotopes plus légers qui s’élèvent dans l’atmosphère lorsque le sol se réchauffe.

Les nouveaux travaux aideront les chercheurs à affiner leurs estimations à propos de l’atmosphère martienne. Les scientifiques jugent qu’avec cette explication pour les variations dans les mesures, ils sont sur la bonne voie pour comprendre comment le climat martien a changé au cours des millénaires.

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