Non seulement, la présence de méthane sur Mars reste inexpliquée, mais en plus les fluctuations apparentes de sa présence sont un véritable casse-tête pour les astronomes. Deux études publiées cet été permettent de lever une partie du mystère.

Peut-on trouver des vaches sur Mars ? Clairement, la réponse est non. Mais la découverte de méthane sur la Planète rouge en 2004 a fait bondir de nombreux scientifiques. Et pour cause : sur Terre, l’essentiel du méthane présent dans l’atmosphère est émis par les êtres vivants, une grande partie venant des bovins. Depuis, grâce aux relevés de Curiosity et de plusieurs autres appareils, les études scientifiques pleuvent sur le sujet, et tentent de répondre à deux questions : pourquoi il y a du méthane sur Mars, et pourquoi les mesures sont aussi irrégulières.

Mais pourquoi y a-t-il du méthane sur Mars ?

Pour la question de l’origine, une étude parue récemment dans Nature peut donner de bons arguments aux amatrices et amateurs de petits hommes verts. Des scientifiques britanniques ont conclu que l’érosion des roches, qui était une des hypothèses privilégiées pour expliquer la présence de méthane, n’était certainement pas la bonne réponse.

L’étude dirigée par Jon Telling, géochimiste de l’Université de Newcastle, a cherché à savoir quel type de roche pouvait, lors de son érosion, dégager autant de méthane que ce qui avait été détecté. Leur réponse ? Aucune.

Mars. // Source : Flickr/CC/Kevin Gill (photo recadrée)

Pour comprendre leurs résultats, il faut d’abord connaître la théorie de base. L’idée est que certaines roches dans le sous-sol martien contiennent du méthane. Sous l’effet de l’érosion, le gaz s’échappe, parfois par poches, et il est détecté jusqu’à la surface. Une hypothèse qui permettrait d’expliquer pourquoi le spectromètre laser du robot Curiosity a détecté ce qui semble être des pics de méthane dans des proportions jamais observées sur la Planète rouge.

Une théorie séduisante pour les géologues, seulement voilà, pour Jon Telling et son équipe, aucune roche, même sur Terre ne pourrait contenir autant de méthane au vu des quantités mesurées, à savoir jusqu’à 45 parties par milliard en volume (c’est-à-dire 45 milliardièmes de méthane dans un volume d’air). «  Avec toutes les données que nous avons, écrivent les chercheurs, il semble très improbable que le mécanisme de l’érosion puisse produire du méthane dans les quantités observées. »

Les scientifiques ont analysé plusieurs échantillons de météorites martiennes, mais aussi du basalte et des roches sédimentaires récoltées directement sur Terre afin d’avoir plusieurs points de comparaison. Du méthane a bien été détecté partout et à chaque fois son origine ne fait aucun doute : il s’agit du résultat des interactions entre l’eau et la roche (il n’a donc pas été emmené là par une source extérieure, comme après un choc par exemple). Ils ont couplé cela avec les mesures de l’érosion réalisées par les différents instruments qui se sont approchés de Mars au fil du temps. Curiosity donc, mais aussi Pathfinder qui a pris ses quartiers là-bas en 1997. Et même en étant généreux avec le taux d’érosion, ils arrivent pour le basalte à des résultats bien en dessous de ce qui a été observé.

Le cratère Hale sur Mars. // Source : Flickr/CC/Kevin Gill (photo recadrée)

Ils ont alors tenté leur chance avec les roches sédimentaires, et là les résultats se sont avérés plus encourageants. Jusqu’à dépasser les mesures de Curiosity en prenant des roches terrestres très riches en méthane. Mais dans ces conditions, la présence de méthane s’explique aussi par la présence de composés organiques dans la roche, ce qui ne se trouve pas sur Mars. Encore un coup dur donc pour la théorie de l’érosion. « Ce sont les seules fois où nous avons pu détecter des taux satisfaisants, précise Jon Telling à Numerama, mais c’est avec des taux de concentration de méthane complètement irréalistes par rapport à ce qui peut se mesurer sur Mars. Il faut trouver des réponses ailleurs.  »

Des bulles de gaz et des contradictions

Cela dit, il leur restait une piste : celle des nodules. Des sortes de bulles de gaz coincées en sous-sol dans le cratère de Gale, là où ont été réalisées les observations. Ces poches pourraient contenir le méthane, mais là aussi, les données se contredisent. En effet, Curiosity a fouillé le cratère de Gale : il a réalisé des forages et il a même constaté un important flux de sable saisonnier avec une augmentation du taux d’érosion. Or, pendant ces moments susceptibles de dégager du méthane, rien ne s’est produit. Il semble que l’érosion ne soit pas le mécanisme en cause dans ce phénomène.

À l’ouest du cratère Endeavour. // Source : NASA/JPL-Caltech/Cornell Univ./Arizona State Univ. (photo recadrée)

Pour autant, si les sources du méthane n’ont pas été identifiées, les recherches se poursuivent pour connaître les autres aspects liés à la présence de ces mystérieuses molécules. Et notamment autour de leur disparition aussi soudaine que surprenante. En effet, au-delà de la présence même du méthane, ce sont aussi les contradictions entre les mesures qui ont interpellé les scientifiques.

Il y a d’abord eu les quelques découvertes de Curiosity. Le rover a reniflé du méthane à plusieurs reprises entre 2014 et 2018. Ce qui confirmait les mesures de la sonde Mars Express prises en 2004. Mais pendant l’été 2018, seulement quelques jours après les dernières mesures positives de Curiosity, coup de tonnerre, TGO ne détecte rien. TGO, c’est ExoMars Trace Gas Orbiter, une sonde lancée par l’Agence spatiale européenne ESA en orbite depuis fin 2016 autour de la Planète rouge. Son rôle, comme son nom l’indique est pourtant bien de détecter non seulement du méthane, mais aussi tous les autres gaz présents dans l’atmosphère martienne. Réputés ultra-sensibles, ses spectromètres sont censés être 100 fois plus puissants que les instruments de Curiosity.

Le premier réflexe a alors été de dire que si TGO n’avait rien senti, c’est que Curiosity avait dû se tromper. Même s’il semble étrange que le petit robot ait fait des erreurs similaires à plusieurs reprises. Une autre hypothèse est alors apparue : il existe un mécanisme encore inconnu qui provoque une disparition accélérée du méthane.

Curiosity en train d’explorer Mars. // Source : Flickr/CC/Kevin Gill

Des chercheurs danois ont proposé une solution. Ce groupe interdisciplinaire de l’Université d’Aarhus, mené par le microbiologiste Kai Finster, a publié une étude dans le journal Icarus en juillet dernier. Pour eux, la simple irradiation par les rayons du Soleil ne peut pas expliquer une évaporation aussi rapide et la clé, cette fois, se trouve bien dans l’érosion. « Comprendre la source est très intéressant, nous explique Kai Finster, mais comprendre les variations l’est aussi, afin d’identifier ce qui constitue les cycles élémentaires sur Mars.  »

Eux aussi ont fait des expériences en laboratoire, où ils ont simulé l’érosion sur Mars sur des roches semblables à celles qui peuvent se trouver là-bas.

Ils ont alors découvert que pendant ce phénomène, non seulement le méthane était extrait des roches, mais aussi et surtout que les molécules étaient immédiatement ionisées, c’est-à-dire que tout d’un coup, elles n’étaient plus neutres électriquement. Conséquence : ce méthane ionisé s’accroche à la surface de la roche en question, et devient donc indétectable dans l’atmosphère. Il est en quelques sortes absorbé dans le minerai. Ce mécanisme provoque la disparition du méthane de manière accélérée, bien plus efficacement que ce que font les processus photochimiques dus au Soleil. «  Nos résultats nous renseignent sur les dynamiques du méthane sur Mars, conclut Kai Finster, mais pas sur son origine qui peut être géochimique ou biologique. Pour l’instant, nous ne pouvons pas en savoir plus, mais une analyse isotopique pourrait nous apporter des réponses.  »

En tout cas, leur étude laisse penser que la présence d’une vie, même bactérienne sur Mars est très improbable. Les minéraux ainsi touchés par le méthane ionisé produiraient des réactions chimiques pas forcément favorables à l’apparition de molécules organiques complexes. Par exemple des dérivés réactifs de l’oxygène, ou encore du peroxyde d’hydrogène, toxique pour de nombreuses espèces. Rien de certain à ce sujet pour l’instant, mais le groupe s’attaque désormais à l’étude de ce méthane lié aux minéraux pour savoir comment il peut se comporter.

Le Mars Helicopter Scout (vue d’artiste). // Source : NASA/JPL-Caltech (photo recadrée)

« Si le méthane n’est pas dans les roches ou les bulles sous la surface, il faut peut-être regarder plus profondément, dans des suintements très localisés  », suggère Jon Telling. C’est une des pistes qui semble aujourd’hui la plus plausible.

Le rover Rosalind Franklin dont le lancement est prévu l’an prochain est doté d’une foreuse capable de prélever des échantillons de roche à deux mètres de profondeur. Peut-être l’occasion de savoir si le méthane provient de vaches martiennes ou si la réponse est bien plus terre à terre.

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