Atmosphère de Mars - Définition

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Composition

Dioxyde de carbone

Le composant principal de l'atmosphère martien est le dioxyde de carbone (CO2). Durant l'hiver martien les pôles sont perpétuellement dans l'obscurité et la surface devient si froide que près de 25% du CO2 atmosphérique se condense aux calottes polaires en glace de CO2 solide (glace sèche). Quand les pôles sont à nouveau exposés à la lumière solaire, l'été martien, la glace de CO2 se sublime dans l'atmosphère. Ce processus conduit à des variations significatives de la pression et de la composition atmosphérique durant l'année martienne au niveau des pôles.

Argon

L'atmosphère de Mars est aussi enrichie en argon, un gaz rare, en comparaison des autres atmosphères des planètes du système solaire.

Contrairement au dioxyde de carbone, l'argon ne se condense pas dans l'atmosphère martienne, ainsi la quantité d'argon dans l'atmosphère martienne est constante. Toutefois, la concentration relative dans un lieu donné peut changer à cause des variations de la quantité de dioxyde de carbone dans l'atmosphère. Des données relevées par satellites ont récemment montré une augmentation de la quantité d'argon atmosphérique au-dessus du pôle sud de Mars en automne, qui se dissipe lors du printemps suivant.

Eau

Puisque le dioxyde de carbone se sublime dans l'atmosphère durant l'été martien, il laisse des traces d'eau. Les vents saisonniers soufflent aux pôles à une vitesse approchant les 400 km/h et transportent de grandes quantités de poussière et de vapeur d'eau donnant naissance à des cirrus. Ces nuages d'eau glacée ont été photographiés par le rover Opportunity en 2004. Les scientifiques de la NASA travaillant sur la mission Phoenix Mars confirmèrent le 31 juillet 2008 qu'ils avaient trouvé de la glace d'eau sous la surface du pôle nord de Mars.

Méthanal

En février 2005, du méthanal a été découvert par la sonde Mars Express, en quantité beaucoup plus importante que prévu, ce qui a soutenu la théorie de la vie microbienne. Les résultats de ces mesures sont encore l'objet de nombreux débats scientifiques sans conclusion définitive. Une partie des scientifiques soutient que les mesures ont été interprétées de façon erronée.

Présence de méthane

Distribution du méthane dans l'atmosphère de Mars en été et dans l'Hémisphère Nord.

Des traces de méthane, en partie par milliard, ont été découvertes dans l'atmosphère de Mars par une équipe au NASA Goddard Space Flight Center en 2003. En mars 2004 la sonde Mars Express et des observations du Canada-France-Hawaii Telescope suggérèrent aussi la présence de méthane dans l'atmosphère avec une concentration de 10 ppb. La présence de méthane sur Mars est intrigante, puisqu'en tant que gaz instable il indique la présence d'une source sur la planète. On estime que Mars doit produire 270 tonnes de méthane par an, mais les impacts d'astéroïdes ne représentent que 0,8 % de la production totale de méthane. Bien que l'existence de sources géologiques de méthane soit envisageable, l'absence de volcanisme, ou de points chauds n'est pas favorable à l'émission d'un méthane d'origine géologique. L'existence de vie micro-organique telle que les microorganismes méthanogènes serait une possibilité, mais cette source n'est pas encore prouvée.

Le méthane semble arriver par saccades, ce qui suggère qu'il est rapidement détruit avant qu'il ne soit uniformément réparti dans l'atmosphère. Il semble donc aussi continuellement relâché dans l'atmosphère. Des projets sont en cours de préparation pour rechercher un "gaz compagnon" afin d'identifier la source la plus probable de méthane ; dans les océans terrestres, la production de méthane d'origine biologique tend à être accompagnée d'éthane, tandis que le méthane d'origine volcanique est accompagné de dioxyde de soufre.

Il a été montré récemment que le méthane pouvait être produit par un processus non-biologique impliquant l'eau, le dioxyde de carbone, et l'olivine, qui est commune sur Mars. Les conditions requises pour cette réaction (c'est-à-dire des températures et pressions élevées) n'existent pas actuellement à la surface de la planète, mais pourraient exister au sein de la croûte. Pour prouver l'existence de ce processus, de la serpentine, un minéral résultant lui aussi du processus, devait être détecté. Cette détection a été effectuée en 2009 par le spectromètre CRISM de la sonde Mars Reconnaissance Orbiter

L'Agence spatiale européenne (ASE) remarqua que la concentration de méthane coïncidait avec la présence de vapeur d'eau. Dans la haute atmosphère ces deux gaz sont distribués uniformément, mais près de la surface, ils se concentrent en trois régions équatoriales, c'est-à-dire Arabia Terra, Elysium Planitia, et Arcadia Memnonia. Afin d'exclure la nature biologique du méthane, une sonde future devra posséder un spectromètre de masse, puisque les isotopes carbone 12 et carbone 14 peuvent distinguer l'origine biologique ou non-biologique du méthane. En 2012, le Mars Science Laboratory mesurera ces isotopes dans le CO2 et le méthane. Si une vie martienne microscopique produit du méthane, elle serait susceptible de se trouver profondément sous terre, où il fait encore suffisamment chaud pour que de l'eau liquide existe.

Ammoniac

L'ammoniac dans l'atmosphère martienne est hautement instable et ne dure que quelques heures. En dépit de cette durée de vie minimum, ce composé a été détecté sur Mars. La découverte de l'ammoniac est un argument utilisé par les tenants de la théorie de la présence actuelle de vie sur Mars. Cependant, les résultats des mesures spectrométriques ont été mis en cause par la communauté scientifique qui souligne que le spectromètre utilisé n'a pas une sensibilité suffisante pour distinguer l'ammoniac du dioxyde de carbone. Pour des résultats définitifs, il faudra reconduire une mission de mesure.

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