Depuis que le méthane a été détecté pour la première fois dans l’atmosphère de Mars il y a 20 ans, les scientifiques ont eu du mal à découvrir ses origines et comment il est transporté autour de la planète rouge. Les mesures d’échantillons atmosphériques collectés par le rover Curiosity de la NASA au cratère Gale révèlent des fluctuations des niveaux de méthane au fil des jours et des saisons, mais il s’est avéré difficile d’identifier le moment et les raisons de cette variabilité. Ces émissions, probablement produites par des microbes souterrains, pourraient fournir des preuves vitales de la vie sur Mars. Cependant, l’échantillonnage met à rude épreuve les ressources limitées de Curiosity, il est donc primordial de déterminer à la fois pourquoi les fluctuations se produisent et quand capturer au mieux les échantillons.
Selon une étude récente dirigée par John Ortiz, doctorant en génie environnemental à l’Université Johns Hopkins, le pompage barométrique pourrait être responsable du transport de gaz du sous-sol de la planète vers son atmosphère à des intervalles irréguliers mais prévisibles. Ce mécanisme naturel pourrait contenir des informations précieuses pour la mission Curiosity, qui en est actuellement à sa 11e année.
« Le pompage barométrique est un processus dans lequel les variations de pression atmosphérique peuvent pousser et attirer les gaz des pores souterrains des roches jusqu’à la surface », a déclaré Ortiz, du Département de santé environnementale et d’ingénierie. « Tout comme sur Terre, les changements quotidiens de pression atmosphérique sur Mars sont en grande partie causés par le chauffage du soleil : l’air plus frais la nuit a une pression plus élevée, l’air plus chaud pendant la journée a une pression plus faible. Le sol peut essentiellement « expirer » des gaz comme le méthane en les poussant vers la surface à travers des fractures lorsque la pression atmosphérique est basse et les ramenant sous terre lorsque la pression atmosphérique est élevée.
Les résultats de l’équipe apparaissent dans le Journal de recherche géophysique : Planètes. Les chercheurs comprenaient les collègues d’Ortiz à Johns Hopkins, au Laboratoire national de Los Alamos, à l’Université Purdue et au Freshwater Trust.
Pour leur enquête, les chercheurs ont utilisé des modèles informatiques pour simuler la façon dont le méthane se déplace sous la surface martienne, ainsi que la façon dont il se mélange dans l’atmosphère. Ils ont ensuite comparé leurs concentrations simulées de méthane avec les mesures du rover Curiosity. Étant donné que les conditions météorologiques et les pressions atmosphériques sur Mars sont beaucoup moins chaotiques que celles de la Terre, les chercheurs ont pu prédire les niveaux de méthane atmosphérique au fil du temps.
Une découverte importante des simulations informatiques des chercheurs était une « bouffée » de méthane juste avant le lever du soleil sur Mars – une information qui pourrait guider Curiosity alors qu’elle effectue une série d’expériences d’échantillonnage atmosphérique dans le cadre d’une campagne en cours visant à caractériser les fluctuations du méthane au cratère Gale.
« Notre travail suggère plusieurs fenêtres temporelles clés pour que Curiosity collecte des données, chacune d’entre elles ayant le potentiel de nous dire quelque chose de différent sur les processus de circulation et de transport du méthane. Nous pensons que celles-ci offrent la meilleure chance de limiter le calendrier des fluctuations du méthane et, espérons-le, de réduire le nous permettant de mieux comprendre d’où il vient sur Mars », a déclaré Harihar Rajaram, professeur de santé environnementale et d’ingénierie à Johns Hopkins et directeur de thèse d’Ortiz.
Les auteurs incluent : Kevin Lewis, professeur agrégé à l’Université Johns Hopkins ; Phillip Stauffer, scientifique au Laboratoire national de Los Alamos ; Roger Wiens, professeur à l’Université Perdue ; et Dylan Harp, hydrologue informatique à Freshwater Trust.
Plus d’information:
JP Ortiz et al, Variations subdiurnes du méthane sur Mars entraînées par le pompage barométrique et l’évolution de la couche limite planétaire, Journal de recherche géophysique : Planètes (2024). DOI : 10.1029/2023JE008043