Les scientifiques apportent de nouvelles informations sur la façon dont Mars est devenue inhabitable pour la vie !

Le rover Curiosity de la NASA, qui explore actuellement le cratère Gale sur Mars, fournit de nouveaux détails sur la façon dont l'ancien climat martien est passé d'un état potentiellement propice à la vie (avec des preuves de la présence d'eau liquide à grande échelle à la surface) à une surface inhospitalière pour la vie telle que nous la connaissons sur Terre.

La transformation du climat martien

Bien que la surface de Mars soit aujourd'hui glacée et hostile à la vie, les robots rovers martiens de la NASA recherchent des indices permettant de déterminer si elle a pu abriter la vie dans un passé lointain. Les chercheurs ont utilisé des instruments à bord de Curiosity pour mesurer la composition isotopique des minéraux riches en carbone (carbonates) trouvés dans le cratère Gale et ont découvert de nouvelles informations sur la façon dont le climat ancien de la planète rouge a été transformé.

« Les valeurs isotopiques de ces carbonates indiquent des quantités extrêmes d'évaporation, ce qui suggère que ces carbonates se sont probablement formés dans un climat qui ne pouvait supporter que de l'eau liquide transitoire », a déclaré David Burtt du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland, et auteur principal d'un article décrivant cette recherche publiée dans les Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Que révèlent les échantillons ?

« Nos échantillons ne sont pas compatibles avec un environnement vivant ancien (biosphère) à la surface de Mars, bien que cela n'exclue pas la possibilité d'une biosphère souterraine ou d'une biosphère de surface qui a commencé et s'est terminée avant la formation de ces carbonates ».

Les isotopes sont des versions d'un élément ayant des masses différentes. Lorsque l'eau s'évapore, les versions légères du carbone et de l'oxygène sont plus susceptibles de s'échapper dans l'atmosphère, tandis que les versions plus lourdes restent plus souvent sur place, s'accumulent en plus grandes quantités et, dans ce cas, finissent par s'incorporer dans les roches carbonatées.

Les carbonates intéressent les scientifiques en raison de leur capacité avérée à servir d'archives climatiques. Ces minéraux peuvent conserver des signaux des environnements dans lesquels ils se sont formés, notamment la température et l'acidité de l'eau, ainsi que la composition de l'eau et de l'atmosphère.

Deux mécanismes pour la formation des carbonates

L'article propose deux mécanismes pour la formation des carbonates trouvés à Gale. Dans le premier scénario, les carbonates se forment par une série de cycles humides et secs à l'intérieur du cratère de Gale. Dans le second, les carbonates se forment dans de l'eau très salée dans des conditions froides de formation de glace (cryogéniques) dans le cratère de Gale.

« Ces mécanismes de formation représentent deux régimes climatiques différents qui peuvent présenter des scénarios d'habitabilité différents », a déclaré Jennifer Stern de la NASA Goddard, co-auteur de l'article. « Le cycle sec-humide indiquerait une alternance entre des environnements plus et moins habitables, tandis que les températures cryogéniques aux latitudes moyennes de Mars indiqueraient un environnement moins habitable où la majeure partie de l'eau est piégée dans la glace et n'est pas disponible pour la chimie ou la biologie, et où ce qui est présent est extrêmement salé et peu propice à la vie.

Ces scénarios climatiques pour l'ancienne Mars ont déjà été proposés, sur la base de la présence de certains minéraux, de modèles à l'échelle mondiale et de l'identification de formations rocheuses. Ce résultat est le premier à ajouter des preuves isotopiques provenant d'échantillons de roches à l'appui de ces scénarios.

Les valeurs des isotopes lourds dans les carbonates martiens sont nettement plus élevées que celles observées sur Terre pour les minéraux carbonatés et sont les valeurs les plus élevées des isotopes de carbone et d'oxygène enregistrées pour n'importe quel matériau sur Mars. En fait, selon l'équipe, il faut des climats humides et secs ainsi que des climats froids et salés pour former des carbonates aussi enrichis en carbone lourd et en oxygène.

« Le fait que ces valeurs d'isotopes de carbone et d'oxygène soient plus élevées que tout ce qui a été mesuré sur Terre ou sur Mars indique qu'un ou plusieurs processus sont poussés à l'extrême », a déclaré M. Burtt.

Quelles conclusions tirer ?

« Alors que l'évaporation peut provoquer des changements significatifs dans les isotopes de l'oxygène de la Terre, les changements mesurés dans cette étude étaient deux à trois fois plus importants. Cela signifie deux choses : 1) un degré extrême d'évaporation est à l'origine de ces valeurs isotopiques si lourdes, et 2) ces valeurs plus lourdes ont été préservées, de sorte que tout processus ayant créé des valeurs isotopiques plus légères doit avoir été d'une ampleur considérablement plus faible », poursuit-il.

Cette découverte a été faite grâce aux instruments SAM (Sample Analysis at Mars) et TLS (Tunable Laser Spectrometer) à bord du rover Curiosity. L'instrument SAM chauffe les échantillons à près de 1 652 degrés Fahrenheit (près de 900 °C), puis le TLS est utilisé pour analyser les gaz produits pendant cette phase de chauffage.

Référence de l'article :

David G. Burtt et al, Highly enriched carbon and oxygen isotopes in carbonate-derived CO2 at Gale crater, Mars, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2321342121