les scientifiques sont plus près d’expliquer l’excitant mystère du méthane de Mars

Pourquoi
certains instruments scientifiques détectent-ils le gaz sur la planète rouge
alors que d’autres ne le font pas ?

Les
rapports de détection de méthane sur Mars ont captivé les scientifiques et les
non-scientifiques. Sur Terre, une quantité importante de méthane est produite
par des microbes qui aident la plupart des animaux à digérer les plantes. Ce
processus de digestion se termine lorsque le bétail expire ou rote le gaz dans
l’air.

Bien
qu’il n’y ait pas de bétail, de mouton ou de chèvre sur Mars, y trouver du
méthane est excitant car cela peut impliquer que des microbes vivaient ou
vivent sur la planète rouge. Cependant, le méthane ne pouvait rien avoir à voir
avec les microbes ou toute autre biologie ; les processus géologiques qui
impliquent l’interaction des roches, de l’eau et de la chaleur peuvent
également le produire.

Avant
d’identifier les sources de méthane sur Mars, les scientifiques doivent trancher
une question qui les taraude : pourquoi certains instruments détectent-ils le
gaz alors que d’autres ne le font pas ? Le rover Curiosity de la NASA, par
exemple, a détecté à plusieurs reprises du méthane juste au-dessus de la
surface du cratère Gale. Mais l’orbiteur de gaz trace ExoMars de l’ESA (Agence
spatiale européenne) n’a détecté aucun méthane plus haut dans l’atmosphère
martienne.

Le rover Curiosity de la NASA a pris ce selfie le 15 juin 2018, qui était le 2082e jour martien, ou sol, de la mission du rover. Une tempête de poussière avait réduit la lumière du soleil et la visibilité à l’emplacement du rover, qui se trouvait sur le site de forage « Duluth ». Crédit : NASA/JPL-Caltech/MSSS


“Lorsque
le Trace Gas Orbiter est arrivé à bord en 2016, je m’attendais à ce que
l’équipe de l’orbiteur signale qu’il y a une petite quantité de méthane partout
sur Mars”, a déclaré Chris Webster, responsable de l’instrument Tunable
Laser Spectrometer (TLS) dans l’échantillon. Laboratoire de chimie Analysis at
Mars (SAM) à bord du rover Curiosity.

Le TLS
a mesuré en moyenne moins d’une demi-partie par milliard de volume de méthane
dans le cratère Gale. Cela équivaut à environ une pincée de sel dilué dans une
piscine olympique. Ces mesures ont été ponctuées de pointes déroutantes pouvant
atteindre 20 parties par milliard de volume.

“Mais
lorsque l’équipe européenne a annoncé qu’elle ne voyait pas de méthane, j’ai
été définitivement choqué”, a déclaré Webster, qui est basé au Jet
Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud.

L’orbiteur
européen a été conçu pour être l’étalon-or pour mesurer le méthane et d’autres
gaz sur l’ensemble de la planète. Dans le même temps, le TLS de Curiosity est
si précis qu’il sera utilisé pour la détection précoce des incendies sur la
Station spatiale internationale et pour le suivi des niveaux d’oxygène dans les
combinaisons d’astronautes. Il a également été autorisé pour une utilisation
dans les centrales électriques, sur les oléoducs et dans les avions de chasse,
où les pilotes peuvent surveiller les niveaux d’oxygène et de dioxyde de
carbone dans leurs masques faciaux.

Le rover Curiosity de la NASA a capturé ces nuages ​​à la dérive le 7 mai 2019, le 2400e jour martien, ou sol, de la mission. Curiosity a utilisé ses caméras de navigation en noir et blanc pour prendre la photo. Crédit : NASA/JPL-Caltech


Pourtant,
Webster et l’équipe SAM ont été secoués par les découvertes de l’orbiteur
européen et ont immédiatement entrepris d’examiner les mesures TLS sur Mars.

Certains
experts ont suggéré que le rover lui-même libérait le gaz. “Nous avons
donc examiné les corrélations avec le pointage du rover, le sol, le concassage
de roches, la dégradation des roues – vous l’appelez”, a déclaré Webster.
“Je ne saurais trop insister sur les efforts déployés par l’équipe pour
examiner chaque petit détail afin de s’assurer que ces mesures sont correctes,
et elles le sont.”

Webster
et son équipe ont publié leurs résultats aujourd’hui (29 juin 2021) dans la
revue Astronomy & Astrophysics.

Alors
que l’équipe SAM s’efforçait de confirmer ses détections de méthane, un autre
membre de l’équipe scientifique de Curiosity, le planétologue John E. Moores de
l’Université York à Toronto, a publié une prédiction intrigante en 2019. « J’ai
pris ce que certains de mes collègues appellent un vue de cela, dans le sens où
j’ai posé la question : « Et si Curiosity et Trace Gas Orbiter avaient
tous les deux raison ? » a déclaré Moores.

Moores,
ainsi que d’autres membres de l’équipe Curiosity qui étudient la configuration
des vents dans le cratère Gale, ont émis l’hypothèse que l’écart entre les
mesures de méthane se réduisait à l’heure de la journée. Parce qu’il a besoin
de beaucoup de puissance, le TLS fonctionne principalement la nuit lorsqu’aucun
autre instrument Curiosity ne fonctionne. L’atmosphère martienne est calme la
nuit, a noté Moores, de sorte que le méthane suintant du sol s’accumule près de
la surface où Curiosity peut le détecter.

Le
Trace Gas Orbiter, quant à lui, a besoin de la lumière du soleil pour localiser
le méthane à environ 3 miles, ou 5 kilomètres, au-dessus de la surface.
“Toute atmosphère près de la surface d’une planète passe par un cycle
pendant la journée”, a déclaré Moores. La chaleur du soleil brasse
l’atmosphère à mesure que l’air chaud monte et que l’air froid descend. Ainsi,
le méthane qui est confiné près de la surface la nuit est mélangé à
l’atmosphère plus large pendant la journée, ce qui le dilue à des niveaux
indétectables. “J’ai donc réalisé qu’aucun instrument, en particulier un
instrument en orbite, ne verrait quoi que ce soit”, a déclaré Moores.

Immédiatement,
l’équipe de Curiosity a décidé de tester la prédiction de Moores en collectant
les premières mesures diurnes de haute précision. TLS a mesuré le méthane
consécutivement au cours d’un jour martien, en encadrant une mesure nocturne
avec deux mesures diurnes. À chaque expérience, SAM a aspiré de l’air martien
pendant deux heures, éliminant en continu le dioxyde de carbone, qui constitue
95% de l’atmosphère de la planète. Cela a laissé un échantillon concentré de
méthane que TLS pouvait facilement mesurer en passant un faisceau laser
infrarouge à travers lui plusieurs fois, un qui est réglé pour utiliser une
longueur d’onde précise de la lumière qui est absorbée par le méthane.

“John
a prédit que le méthane devrait effectivement descendre à zéro pendant la
journée, et nos deux mesures diurnes l’ont confirmé”, a déclaré Paul
Mahaffy, chercheur principal de SAM, basé au Goddard Space Flight Center de la
NASA à Greenbelt, Maryland. Les mesures nocturnes de TLS correspondent
parfaitement à la moyenne déjà établie par l’équipe. “C’est donc une façon
de régler ce grand écart”, a déclaré Mahaffy.

Bien
que cette étude suggère que les concentrations de méthane augmentent et
diminuent tout au long de la journée à la surface du cratère Gale, les
scientifiques n’ont pas encore résolu le casse-tête mondial du méthane sur
Mars. Le méthane est une molécule stable qui devrait durer environ 300 ans sur
Mars avant d’être déchirée par le rayonnement solaire. Si le méthane suinte
constamment de tous les cratères similaires, ce que les scientifiques
soupçonnent est probablement étant donné que Gale ne semble pas être
géologiquement unique, il aurait dû s’accumuler suffisamment dans l’atmosphère
pour que le Trace Gas Orbiter puisse le détecter. Les scientifiques soupçonnent
que quelque chose est en train de détruire le méthane en moins de 300 ans.

Des
expériences sont en cours pour tester si des décharges électriques de très
faible intensité induites par la poussière dans l’atmosphère martienne
pourraient détruire le méthane, ou si l’oxygène abondant à la surface martienne
détruit rapidement le méthane avant qu’il ne puisse atteindre la haute
atmosphère.

“Nous
devons déterminer s’il existe un mécanisme de destruction plus rapide que la
normale pour réconcilier complètement les ensembles de données du rover et de
l’orbiteur”, a déclaré Webster.


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