L'instrument SAM du rover Curiosity vient de réaliser des nouvelles mesures de l'atmosphère martienne. Elles confirment la plupart des précédentes observations depuis la fin des années 70 et apportent quelques éléments supplémentaires soutenants le scénario d'une fuite de l'atmosphère par érosion du vent solaire. Pour autant, est-ce que l'eau a disparu ainsi ?
Une signature atmosphérique maintenant bien connue
La dernière livraison du magazine Science nous offre deux articles [Mahaffy, 2013; Webster, 2013] analysant les données de l'instrument SAM (Sample Analysis at Mars) sur le rover Curiosity de la NASA. La motivation principale est de réactualiser les précédentes analyses de la composition de l'atmosphère de Mars. Là, pas de surprise. On obtient des mesures très similaires à ce que l'on connaissait déjà. Par exemple, avec les mesures Viking (voir tableau), la plupart des différences s'expliquant par les technologies employées ou par les variations saisonnières. Ces nouveaux résultats, un peu plus précis, confirment par ailleurs l'origine martienne des météorites SNC retrouvées sur Terre (respectivement à Shergotty en Inde, Nakhla en Egypte et Chassigny en France), ou bien encore de la célèbre ALH 84001 qui, en son temps, a défrayé la chronique car on avait cru y déceler des traces d'organismes fossilisés. Les rapports des composants atmosphériques de Mars correspondent en effet très bien à ceux contenus dans les gaz emprisonnés dans les pores de ces météorites.
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Principaux éléments#Curiosity [Mahaffy, 2013]#Viking [Owen, 1977] CO2#96 (±0.7) %#95.32 % Ar#1.93 (±0.03) %#1.6 % N2#1.89 (±0.03) %#2.7 % 02#0.145 (±0.009) %#0.13 % CO#<0.001 %#0.07 % [/table]
Perte de l'atmosphère par érosion
Les rapports d'abondance entre les différents éléments d'une atmosphère planétaire évoluent très sensiblement avec l'histoire de celles-çi, et en deviennent une signature qui lui est propre. Ainsi, avec ces mesures précises des rapports d'abondance, les auteurs tentent de reconstituer une partie de l'histoire de l'atmosphère martienne et, surtout, d'obtenir des indices sur les raisons de sa très faible densité actuelle. Le scénario privilégié aujourd'hui est une érosion par le vent solaire qui heurtent l'atmosphère et arrache ses particules les plus légères. Sur Terre, nous sommes protégés d'un tel effet par notre magnétosphère globale qui dévie le "vent" ionisé (plasma en mouvement) provenant du Soleil. Ainsi, les auteurs révèlent que des éléments lourds sont en excès dans l'atmosphère martienne, corroborant le scénario d'un échappement atmosphérique continu de particules légères depuis prés de 4 milliards d'années.
Pas de consensus sur la perte de l'eau
Pour autant, on ne peut pas confirmer que l'eau, alors très abondante sur Mars, ait principalement disparu ainsi. En effet, Il est bon de rappeler que d'autres mesures récentes avec des instruments en orbite (lire notre article consacré à l'érosion atmosphérique de Mars) semblent montrer que ce mécanisme d'échappement, bien qu'il existe, ne soit pas si efficace pour les seules particules dérivées de la vapeur d'eau [Valeille et al., 2010]. On espère qu'une réponse plus claire sur la disparition de l'eau martienne viendra de la sonde MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN) qui doit décoller le 19 novembre prochain afin d'étudier plus en détail ces processus.
Mahaffy P. R., Christopher R. Webster, Sushil K. Atreya, Heather Franz, Michael Wong, Pamela G. Conrad, Dan Harpold, John J. Jones, Laurie A. Leshin, Heidi Manning, Tobias Owen, Robert O. Pepin, Steven Squyres, Melissa Trainer, and MSL Science Team. (2013) Abundance and Isotopic Composition of Gases in the Martian Atmosphere from the Curiosity Rover, Science 341 (6143): 263. Owen T., K. Biemann, D. R. Rushneck, J. E. Biller, D. W. Howarth, A. L. Lafleur. (1977) The composition of the atmosphere at the surface of Mars, Journal of Geophysical Research 82 (28), 4635-4639. Valeille, A., Bougher, S.W., Tenishev, V., Combi, M.R. and Nagy, A.F., (2010). Water loss and evolution of the upper atmosphere and exosphere over martian history, Icarus, 206 (1):28-39. Webster C. R., P. R. Mahaffy, G. J. Flesch, P. B. Niles, J. H. Jones, L. A. Leshin, S. K. Atreya, J. C. Stern, L. E. Christensen, T. Owen, H. Franz, R. O. Pepin, A. Steele. (2013) Isotope Ratios of H, C, and O in CO2 and H2O of the Martian Atmosphere. Science 341 (6143): 260.