Le “mystère du méthane” sur Mars dure depuis de nombreuses années, avec des résultats contradictoires de plusieurs missions, comme Mars Express de l’ESA et le rover Curiosity de la NASA, capturant des pics et des rafales sporadiques de gaz dans l’atmosphère martienne, des fluctuations à la fois en orbite et à la surface, des signes de gaz variant avec les saisons, ou pas d’observation de méthane du tout. Maintenant, Trace Gas Orbiter de l’ESA a fixé de nouvelles limites supérieures sur la quantité de méthane et de trois autres gaz biosignatures (éthane, éthylène et phosphine) dans l’atmosphère de Mars.
L’orbiteur de gaz trace ExoMars de l’ESA sur Mars. Crédit image : D. Ducros / ESA.
La recherche de biosignatures sur Mars est l’un des principaux objectifs du Trace Gas Orbiter (TGO) de l’ESA.
Le méthane est un gaz d’intérêt clé pour la biosignature, car une grande partie du méthane trouvé sur Terre est produite par des êtres vivants ou une activité géologique – et il peut donc en être de même pour Mars.
Les estimations précédentes de Mars et de missions au sol vont de 0,2 à 30 parties par milliard en volume (ppbv), indiquant jusqu’à 30 molécules de méthane par milliard de molécules. Dans l’atmosphère terrestre, le méthane est présent à près de 2 000 ppbv.
Les premiers résultats du TGO, publiés en avril 2019, n’ont détecté aucun méthane, calculant plutôt que, s’il est présent, le gaz doit avoir une concentration maximale de seulement 0,05 ppbv.
“Nous avons maintenant utilisé la suite de chimie atmosphérique (ACS) à bord du vaisseau spatial TGO pour affiner encore plus la limite supérieure du méthane sur Mars, cette fois en recueillant des données pour plus de 1,4 année martienne – 2,7 années terrestres”, a déclaré le Dr Franck Montmessin, chercheur au LATMOS.
“Nous n’avons trouvé aucun signe de gaz, ce qui suggère que la quantité de méthane sur Mars est probablement encore plus faible que ce que suggèrent les estimations précédentes.”
“Comme les instruments de l’orbiteur sont très sensibles, si du méthane est présent, il doit être en abondance inférieure à 0,05 ppbv – et plus probablement inférieure à 0,02 ppbv.”
Le Dr Montmessin et ses collègues ont également recherché des signes de méthane autour de la maison de Curiosity, le cratère Gale, et n’ont rien trouvé, bien que le rover ait signalé la présence de méthane là-bas.
“Curiosity mesure juste à la surface de Mars tandis que l’orbiteur prend des mesures quelques kilomètres au-dessus – donc la différence entre ces deux découvertes pourrait s’expliquer par le méthane piégé dans la basse atmosphère ou à proximité immédiate du rover”, a déclaré le Dr Montmessin. .
L’absence apparente de méthane martien signalée par l’équipe est étayée par une analyse des données de l’instrument NOMAD (Nadir Occultation MARs Discovery) à bord de TGO.
“Nous n’avons également trouvé aucun signe de méthane sur Mars et avons fixé une limite supérieure de 0,06 ppbv, ce qui est en accord avec les conclusions initiales de TGO utilisant l’instrument ACS”, a déclaré le Dr Elise Wright Knutsen, également de LATMOS.
“En plus de rechercher du méthane mondial, nous avons également recherché des panaches localisés à plus de 2 000 endroits sur la planète et n’avons rien détecté – donc si du méthane est libéré de cette manière, cela doit être sporadique.”
Le méthane, l’éthane, l’éthylène et la phosphine sont souvent associés à des processus biologiques ou géologiques. Il est donc essentiel de comprendre s’ils sont présents ou non sur Mars pour comprendre quels processus peuvent ou non être actifs sur la planète aujourd’hui. Crédit image : ESA.
Outre le méthane, les chercheurs ont recherché deux autres gaz : l’éthane et l’éthylène. Ces molécules devraient se produire après la décomposition du méthane par la lumière du soleil, et sont donc passionnantes à la fois en elles-mêmes et dans le contexte de notre chasse au méthane.
Les molécules ont également une courte durée de vie, ce qui signifie que si elles se trouvent dans une atmosphère planétaire, elles doivent avoir été récemment libérées ou créées via un processus en cours. Cela en fait d’excellents traceurs d’une éventuelle activité biologique ou géologique.
« Ce sont les premiers résultats d’ExoMars à la recherche de ces deux gaz. Nous n’avons détecté ni l’un ni l’autre et avons donc fixé des limites supérieures pour l’éthane et l’éthylène à 0,1 et 0,7 ppbv, respectivement – bas, mais supérieur à nos limites pour le méthane », a déclaré le Dr Knutsen.
TGO est également à la recherche de phosphine, un gaz qui a provoqué une vague et une énorme controverse l’année dernière lorsqu’il aurait été détecté à Vénus.
« Nous n’avons trouvé aucun signe de phosphine sur Mars. Nos limites supérieures sont similaires pour celles de l’éthane et de l’éthylène – entre 0,1 et 0,6 ppbv », a déclaré le Dr Kevin Olsen, chercheur à l’Université d’Oxford.
“Que les biosignatures soient détectées ou non, ces découvertes sont importantes pour notre compréhension des processus qui se produisent et qui ne se produisent pas dans l’atmosphère martienne – des informations essentielles pour déterminer où concentrer notre enquête continue sur Mars”, a déclaré le scientifique du projet TGO, le Dr. Håkan Svedhem, chercheur à l’ESA.
« De nombreuses questions clés subsistent – par exemple, pourquoi Curiosity voit-il du méthane au cratère Gale, alors que nous n’en trouvons aucun en orbite ? Ce méthane pourrait-il provenir d’ailleurs, ou n’être trouvé que dans des endroits particuliers de la planète – ou un processus inattendu pourrait-il détruire tout méthane présent avant que nous puissions le détecter ? »
“Ce sera passionnant de continuer à travailler en collaboration avec des missions comme les rovers Curiosity et Rosalind Franklin, qui ont tous deux des points de vue totalement différents d’un orbiteur, pour vraiment cerner ce qui se passe dans ce mystérieux environnement planétaire.”
Les nouveaux résultats apparaissent dans trois articles de la revue Astronomie & Astrophysique et la revue Icare.
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F. Montmessin et al. 2021. Une limite supérieure stricte de 20 pptv pour le méthane sur Mars et des contraintes sur sa dispersion à l’extérieur du cratère Gale. A&A 650, A140 ; deux: 10.1051/0004-6361/202140389
Chris Elise W. et al. 2021. Enquête approfondie sur le méthane et les matières organiques de Mars avec ExoMars/NOMAD. Icare 357 : 114266 ; est ce que je: 10.1016/j.icarus.2020.114266
KS Olsen et al. 2021. Limites supérieures pour la phosphine (PH3) dans l’atmosphère de Mars. A&A 649, L1; deux: 10.1051/0004-6361/202140868
Cet article est basé sur un texte fourni par l’Agence spatiale européenne.
