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Méthane sur Mars : enquête en cours

D’où viennent ces émanations de méthane que le rover Curiosity a temporairement observées sur Mars ? Nul ne le sait encore, car aucune des hypothèses proposées par les scientifiques ne permet vraiment d’expliquer l’origine de cette émission intense, localisée et éphémère.

Autoportrait de Curiosity sur le site de forage « Windjana »© NASA/JPL-Caltech/MSSS

Comment expliquer la hausse soudaine et temporaire des concentrations de méthane mesurées par le rover Curiosity dans l’atmosphère martienne ? C’est la question que se posent actuellement les scientifiques impliqués dans le programme. Ils révèlent dans Science, le 16 décembre, que sur les treize séquences de mesures réalisées en l’espace de 605 jours par le spectromètre laser de l’instrument d’analyse SAM, quatre séries successives ont signalé des taux de méthane atmosphérique dix fois supérieurs à la valeur de base la plus fréquemment obtenue.

Estimer la teneur en méthane de l’atmosphère de Mars

L’un des objectifs de la Nasa, dans le cadre de la mission américaine Mars Science Laboratory (MSL) – caractérisée par l’envoi sur Mars du robot d’exploration in situ Curiosity – est de trouver des molécules organiques. Ces composés, contenant du carbone, sont essentiels au développement de la vie.

La détection de méthane sur Mars serait donc une première étape vers la découverte de traces de vie sur cette planète. Avant MSL, des approximations de la quantité de méthane dans son atmosphère avaient été obtenues par l’utilisation de spectroscopes ou télescopes, depuis la Terre ou depuis des sondes en orbite autour de Mars.

Les données fournies par Curiosity doivent donc permettre d’affiner ces chiffres pour lesquels l’incertitude est élevée. Les premières mesures réalisées par l’instrument SAM indiquent un taux de méthane, dans l’atmosphère autour du cratère Gale – site d’atterrissage du rover –, très inférieur aux estimations : 0,18 ppbv (expression de la concentration signifiant "parties par milliard). Le 306e jour après l’arrivée de Curiosity sur Mars le 6 août 2012, les scientifiques observent avec étonnement un accroissement soudain de la teneur en méthane, avec une valeur avoisinant les 6 ppbv. Ce chiffre n’est pas etrouvé dans la séquence de mesures effectuée une semaine plus tard.

Pourtant, les quatre analyses suivantes, qui se succèdent sur un intervalle de 60 jours, trahissent à nouveau une augmentation flagrante du taux de méthane atmosphérique. Il est évalué à 7,19 ppbv, soit plus de dix fois la valeur moyenne du niveau bas de méthane enregistré sur les 605 jours d’observation. En effet, à partir du 573e jour, les concentrations relevées redeviennent inférieures à 1 ppbv, un taux confirmé par deux expériences de mesures visant à enrichir en méthane le prélèvement analysé, pour réduire l’incertitude.

Graphique montrant le taux de méthane atmosphérique (carré noir) mesuré sur Mars en fonction du jour (sol) où a été réalisée l'analyse.© NASA/JPL-Caltech

« Cela signifie que pendant près de 260 jours, il y a eu des pics, d’une intensité multipliée par un facteur dix, et puis après plus rien », résume Michel Cabane, du laboratoire Atmosphères, milieux, observations spatiales (Latmos), qui a contribué au développement de l’instrument SAM. La quantité de méthane dans l’atmosphère autour du cratère Gale s’est donc amplifiée brusquement, s'est maintenue un moment à un niveau haut, puis a repris sa valeur de croisière.

En quête d’explication

Sachant que le méthane résulte d’un processus soit biologique, soit géologique, quel phénomène peut donc permettre d’expliquer l’émission momentanée et localisée de méthane ? Pour les scientifiques, le mystère reste entier. Ils ont pourtant passé en revue de nombreuses hypothèses, mais aucune ne peut être validée à partir des informations à leur disposition.

Les sources éventuelles de production de méthane dans l’atmosphère de Mars.© NASA/JPL-Caltech/SAM-GSFC/Univ. of Michigan

L’impact de comètes ou la dégradation par les rayons ultraviolets de matériel d’origine météoritique auraient, par exemple, pu conduire à une apparition de méthane, mais rien sur les clichés ne révèle la trace de nouveaux cratères. De même, rien ne permet de conclure ni à un relargage de méthane inclus dans les roches, ni à la contamination par un agent terrestre, ni à l’interaction en profondeur de minéraux et de croûte chaude, ni à la serpentinisation d’olivine (formation d'une roche, la serpentine, par hydratation et oxydation d'olivine lorsque de l'eau pénètre dans le manteau)... En bref, les chercheurs font face à une véritable énigme.

« Il faut continuer les expériences pour voir comment cela évolue », estime Michel Cabane. Il propose une nouvelle piste de réflexion : « Nos mesures ont presque été réalisées en l’espace d’une année martienne. L’événement à l’origine de la hausse du méthane atmosphérique serait-il corrélé au cycle annuel ? » Pour le savoir, il faudra sans doute attendre l’été prochain. Cela fera alors près d’un an que ces curieux pics de méthane atmosphérique auront été détectés.

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