Exomars TGO découvre un nouveau gaz sur Mars

Alors que de nouvelles missions comme Hope et Tianwen-1 arrivent en orbite martienne, il ne faudrait pas oublier celles qui sont déjà sur place depuis plusieurs années. C’est le cas notamment de l’orbiteur russo-européen Exomars 2016 ou Trace Gas Orbiter, ou TGO, de l’Agence Spatiale Européenne.

TGO de la première partie de la mission européenne Exomars, est en orbite autour de Mars depuis le 19 octobre 2016.

ExoMars : TGO, Schiaparelli et leurs différents instruments (Credit: ESA/Medialab)
ExoMars : TGO, Schiaparelli et leurs différents instruments (Credit: ESA/Medialab)

L’objectif principal de TGO est de rechercher des traces de gaz atmosphériques liés à l’activité biologique ou géologique sur Mars, et notamment des traces de méthane. C’est une mission difficile car par exemple, les émissions de méthane martien semblent sporadiques et très dispersées dans l’atmosphère martienne.

TGO vient de détecter, pour la première fois, du chlorure d’hydrogène (HCl) dans l’atmosphère de Mars.

Le chlorure d’hydrogène, HCl, est connu dans les atmosphères d’au moins deux planètes du Système Solaire: la Terre et Vénus. Sur Terre, il est rejeté dans l’air par la mer lorsque les particules de sel marin sont converties en aérosol. Après interaction avec l’eau, du chlore est libéré, qui réagit ensuite avec les composés contenant de l’hydrogène et forme du chlorure d’hydrogène. Sur Vénus, le chlorure d’hydrogène est le principal « fournisseur » de chlore dans l’atmosphère, où il se décompose sous l’influence de la lumière du Soleil et devient l’un des principaux facteurs assurant la stabilité de l’atmosphère vénusienne riche en dioxyde de carbone. Jusqu’à présent les scientifiques supposaient qu’il y avait du chlorure d’hydrogène sur Mars, mais il n’avait pas été possible de le détecter expérimentalement. 

« La découverte du chlorure d’hydrogène, un oligo-élément dans l’atmosphère de Mars, est une étape importante dans la mission TGO », a déclaré Hocken Swedham, directeur scientifique d’ExoMars Trace Gas Orbiter. « Il s’agit du premier nouveau type de gaz depuis que des preuves de présence de méthane sur Mars sont apparues au début des années 2000. Cette découverte a suscité l’intérêt pour la recherche d’autres molécules organiques, et a finalement conduit à la mission TGO, dont la recherche de nouveaux gaz est l’objectif principal. « 

La découverte a été faite par le spectromètre russe ACS (Atmospheric Chemistry Suite) qui comprend trois spectromètres infrarouges à très haute sensibilité et résolution spectrale, entre avril 2018 et mars 2020, soit un peu plus d’une année martienne. Le chlorure d’hydrogène dans l’atmosphère de Mars a été enregistré pour la première fois après l’équinoxe d’automne dans l’hémisphère nord, lorsqu’une tempête de poussière mondiale a commencé, qui a été suivie d’une deuxième, plus petite. Pendant tout ce temps, dans l’atmosphère de Mars, il y avait une quantité relativement importante de poussière, qui s’élevait jusqu’à 30 à 50 km au-dessus de la surface. 

Les instruments du TGO d’ExoMars 2016 (source Thales Alenia Space)

Depuis 2018, ACS a observé de nombreux gaz connus dans l’atmosphère martienne, ainsi que leurs «variétés» inconnues, les isotopologues. Grâce à une méthode d’analyse de la lumière du Soleil à travers l’atmosphère martienne, ACS a pu non seulement détecter la présence même de chlorure d’hydrogène, mais également déterminer sa concentration en fonction de l’altitude.

Lignes d’absorption de chlorure d’hydrogène dans l’atmosphère de Mars. Un exemple de spectre obtenu par le complexe spectrométrique ACS à bord de la mission TGO. Les observations ont été effectuées sur le mode des éclipses solaires, dans lesquelles l’appareil enregistre la lumière du Soleil traversant l’atmosphère de Mars. Différentes substances dans l’atmosphère absorbent la lumière du soleil de différentes manières, par conséquent, des «creux» caractéristiques sont visibles dans le spectre , les raies d’absorption des atomes ou des molécules. La position des raies d’absorption du chlorure d’hydrogène est indiquée par la ligne pointillée; différents spectres montrent des observations faites à différentes hauteurs de la surface (crédit Korablev et al (2021))

Les deux principales hypothèses sur la source du chlorure d’hydrogène sont les particules de poussière soulevées de la surface ou le volcanisme actif. Les scientifiques savent qu’une petite quantité de chlorure d’hydrogène est libérée lors des éruptions sur Terre. Dans ce cas, les « sursauts » dans la concentration de cette substance devraient correspondre à des événements sismiques sur Mars, mais jusqu’à présent aucune corrélation n’a été trouvée avec les données de la mission InSight, qui observe l’activité sismique sur Mars. Cette découverte suggère une interaction surface-atmosphère entièrement nouvelle, due aux saisons de poussière sur Mars.

Le mécanisme de la «conversion» du chlore d’une partie constitutive des minéraux martiens en chlorure d’hydrogène gazeux n’est pas encore élucidé. Ainsi que la réponse à la question de savoir où le chlorure d’hydrogène disparaît après une tempête de poussière.

Cycle probable de création de chlorure d’hydrogène sur Mars (crédit ESA)

Cette découverte de chlorure d’hydrogène pour la première fois sur Mars représente un nouveau défi pour les scientifiques qui doivent désormais comprendre un nouveau cycle chimique. Plus on essaye de percer les secrets de Mars, plus on en découvre !

Sources de l’article : site Roscosmos et site ESA

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