Le mystère du carbone disparu

On n’a jamais trouvé sur Mars les vastes quantités de carbonates qui auraient du se former lorsque la pression atmosphérique de la planète était plus élevée. le gaz carbonique (CO2) de l’atmosphère primitive aurait du se dissoudre dans l’eau puis précipiter sous forme de carbonates comme sur Terre. Or les mesures effectuées par les sondes en orbite qu’on ne trouve que de faibles quantités de carbonate sur le premier kilomètre d’épaisseur de sol martien. Un article paru le 24 novembre dans Nature Communications semble apporter un réponse au mystère du carbone disparu.

Maven en orbite autour de Mars pour étudier sa haute atmosphère a montré qu’environ 100 g de CO2  par seconde s’échappent de la haute atmosphère sous l’action directe du vent solaire. Dans le processus il y a un peu plus de CO2 comportant l’isotope 12 du carbone (carbone « normal ») que de CO2 comportant l’isotope 13 du carbone plus lourd, puisque le noyau de l’atome comporte un neutron de plus, qui s’échappe. Mais la différence relative de masse entre du CO2 « normal » (masse molaire 44) et du CO2 « lourd » (masse molaire 45) est faible. Ce mécanisme ne conduit pas à l’écart que l’on observe aujourd’hui dans les quantités de CO2  normaux et lourds.

Un autre mécanisme a été identifié. Le CO2 est cassé en CO et O par les ultra violets et le CO est à son tour cassé en C et O. On se retrouve donc avec du C 12 et du C 13 et le C12 est éjecté en quantité nettement plus élevées que le C 13 ce qui colle avec les mesures.

Ce dessin montre les différents cycle du carbone: un peu de transformation en carbonates, des échanges réguliers entre les deux calottes via l’atmosphère selon l’enchainement des saisons, et une perte dans l’espace interplanétaire surtout via la dissociation par les ultra violets (doc. Lance Hayashida/Caltech 

Partant de ce mécanisme on peut remonter à ce qu’était la pression atmosphérique martienne il y a 3,8 milliards d’années (à peu près à l’époque de la création du cratère Gale dans lequel évolue Curiosity) et le calcul indique que la pression était un peu inférieure à celle de l’atmosphère terrestre aujourd’hui ! On comprend bien que de l’eau liquide ait pu couler à cette époque et des lacs et mers se créer.

Le cratère Gale il y a bien longtemps (doc. NASA)

Voir:

– « Curiosity a encore trouvé les traces d’anciens lacs » 

–« Le lac du cratère Gale, une énigme porteuse d’espoir »

–« Le passé lacustre du cratère Gale »