Il y a beaucoup plus de dioxyde de carbone que ce que l’on pensait

NASA/JPL, le 21 avril 2011.
Traduction Pierre Brisson

Le satellite de la NASA MRO (Mars Reconnaissance Orbiter) a découvert que la quantité totale d’atmosphère de Mars peut changer de façon spectaculaire en fonction de la variation de l’inclinaison de l’axe de la planète. Ce processus peut affecter la stabilité de l’eau liquide, si elle existe à la surface de Mars, et augmenter la fréquence et la gravité des tempêtes de poussière.

En utilisant le radar à faible pénétration de l’orbiteur, les chercheurs ont identifié un vaste dépôt de dioxyde de carbone gelé (que l’on appelle communément de la « glace sèche »), dans le sous-sol immédiat du pôle Sud de la Planète Rouge. Les scientifiques soupçonnent qu’une grande partie de ce dioxyde de carbone se répand dans l’atmosphère de la planète et gonfle sa masse lorsque l’inclinaison de l’axe de Mars augmente. Les résultats sont publiés dans le numéro de cette semaine de la revue Science.

Le dépôt nouvellement découvert a un volume semblable à celui du lac Supérieur soit environ 12.000 kilomètres cubes. Il contient jusqu’à 80 pour cent de la quantité de dioxyde de carbone présente dans l’atmosphère martienne aujourd’hui. Des puits d’effondrement causés par la sublimation de la glace sèche et d’autres indices suggèrent que le dépôt est dans une phase de dissipation, ce qui ajoute du gaz dans l’atmosphère chaque année. L’atmosphère de Mars est constituée d’environ 95 pour cent de dioxyde de carbone, contrairement à l’atmosphère de la Terre, beaucoup plus épaisse, qui en contient moins de 0,04 pour cent.

Image Credit: NASA/JPL-Caltech/Sapienza University of Rome/Southwest Research Institute

Selon Roger Phillips du Southwest Research Institute (Boulder, Colorado) : «On savait déjà qu’il y avait une petite calotte de glace pérenne de dioxyde de carbone recouvrant la glace d’eau, mais ce dépôt enterré représente environ 30 fois plus de glace sèche que précédemment estimé ». Phillips est chef d’équipe adjoint pour le radar « SHARAD » (Shallow Radar) de MRO et l’auteur principal du rapport.

Roberto Seu de l’Université Sapienza de Rome déclare : « Nous avons identifié le dépôt comme étant de la glace sèche en constatant que la signature radar des ondes radio réfléchies correspondait au dioxyde de carbone gelé beaucoup mieux qu’à la glace d’eau». Roberto Seu est le chef d’équipe pour le radar et un des co-auteurs du nouveau rapport. La corrélation du dépôt avec des caractéristiques visibles typiques de sublimation de glace sèche a fourni une preuve supplémentaire de l’observation par radar.

« En incluant ce dépôt enterré, le dioxyde de carbone Martien est maintenant, en gros, pour moitié gelé sous le sol et pour moitié sous forme gazeuse dans l’atmosphère mais, à d’autres moments, il peut être presque entièrement gelé ou presqu’entièrement dans l’atmosphère », a déclaré Phillips.

Une augmentation occasionnelle dans l’atmosphère renforcerait les vents, soulèverait davantage de poussière et conduirait à des tempêtes de poussière plus fréquentes et plus intenses. Une autre conséquence serait de permettre à l’eau liquide de persister sans bouillir sur une étendue élargie à la surface de la planète. Une modélisation fondée sur les variations connues de l’inclinaison de l’axe de Mars suggère que des changements dans la masse totale de l’atmosphère de la planète peuvent se produire plusieurs fois sur des périodes de moins de 100.000 ans.

Les changements de densité atmosphérique causés par l’augmentation du dioxyde de carbone amplifieraient également certains effets des changements induits par l’inclinaison de l’axe. Les chercheurs ont inclus la masse du dépôt enterré de dioxyde de carbone dans les modèles climatiques pour les périodes où l’inclinaison de Mars et les propriétés orbitales maximisent la quantité d’ensoleillement venant frapper le pôle Sud. Ils ont trouvé qu’à ces périodes-là, la pression moyenne annuelle de l’air serait globalement d’environ 75 pour cent supérieure au niveau actuel.

Selon le co-auteur Robert Haberle, planétologue à la NASA Ames Research Center (Moffett Field, Californie) : « Une planète Mars avec un axe plus incliné et une atmosphère plus épaisse de dioxyde de carbone provoque un effet de serre qui tend à réchauffer sa surface tandis que des calottes polaires plus épaisses et persistant plus longtemps tendent à la refroidir. Nos simulations montrent que les calottes polaires refroidissent davantage que l’effet de serre ne réchauffe. Contrairement à la Terre, dont l’atmosphère épaisse et humide produit un fort effet de serre, l’atmosphère de Mars est trop ténue et sèche pour produire un effet de serre aussi fort, même lorsque l’on double son contenu en dioxyde de carbone. »

Le radar SHARAD est l’un des six instruments de MRO. Il a été fourni par l’Agence spatiale italienne et ses opérations sont dirigées par le Département de génie de l’information, d’électronique et des télécommunications de l’Université La Sapienza, à Rome. Le Jet Propulsion Laboratory de la NASA, division du California Institute of Technology, de Pasadena, gère la mission MRO pour le compte de la direction scientifiques de la NASA, au siège de l’agence à Washington. Lockheed Martin Space Systems, Denver, a construit l’engin spatial.

Commentaire:
La NASA fait état d’une découverte importante puisqu’elle vient renforcer la possibilité que de l’eau soit assez souvent liquide en surface de Mars et que, l’atmosphère étant plus dense, les rayonnements nocifs parvenant jusqu’à cette même surface soient parfois moins fort.
Ceci n’est pas une raison suffisante pour permettre le maintien d’une vie qui aurait pu émerger au début de l’histoire géologique de la planète mais c’est quand même un élément positif. En tout cas, il reste énormément à apprendre sur notre planète voisine.
Pierre Brisson