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Le méthane martien est-il issu de roches volcaniques ?

Le méthane martien est-il issu de roches volcaniques ? By NASA/JPL/Cornell [Public domain]

Depuis la découverte de méthane sur Mars en 2003, les astrophysiciens s'interrogent sur son origine. Une équipe pluridisciplinaire de chercheurs vient d'apporter une nouvelle hypothèse.

Le méthane martien intrigue. Extrêmement instable, il se décompose au contact des rayons cosmiques, tels que les rayons du soleil. Pourtant, plusieurs missions sur Mars ont relevé une concentration de méthane dans l'atmosphère supérieure à celle attendue. Cela signifie que ce gaz est soit produit en permanence, soit stocké dans le sol et relâché, soit les deux.

Pour tenter d'apporter une réponse, Jean-Pierre Bellat et Jean-Marc Simon, physico-chimistes au labo ICB, se sont associés à des astrophysiciens et des géologues de différents laboratoires français, dont l'UTINAM (Besançon). « En dehors de la décomposition de matières organiques et du débat autour de la vie sur Mars, le méthane que l'on observe aujourd'hui peut provenir de deux sources, expose Jean-Pierre Bellat. Il peut être issu d'une atmosphère ancienne riche en méthane ou résulter de la serpentinisation, un phénomène purement chimique et très lent d'érosion des roches basaltiques avec l'eau ».

« Notre hypothèse, c'est que le méthane est stocké dans des roches microporeuses, que l'on appelle les zéolithes, explique Jean-Marc Simon. Sur Terre, ces zéolithes sont le résultat de l'interaction de l'eau avec des roches volcaniques. Il y en aurait potentiellement des quantités importantes sur Mars puisque cette planète a connu de longues périodes de volcanisme ».

Selon l'article publié par l'équipe dans la revue Icarus, le CH₄ aurait été piégé par des zéolithes, enfouies dans le sol de Mars, et serait libéré progressivement suite à des tremblements du sol, par exemple, ou des impacts de météorites. « Ce scénario est cohérent scientifiquement et permettrait d'expliquer les teneurs en méthane observée dans l'atmosphère de Mars, précise Jean-Marc Simon. Il vient contrebalancer une idée développée par l'un des co-auteurs de l'article, Olivier Mousis (ancien chercheur d'UTINAM à Besançon maintenant rattaché au Laboratoire d'Astrophysique de Marseille), qui a beaucoup travaillé sur le piégeage de méthane par les clathrates (hydrates de gaz). » Sur Terre, ces hydrates résultent d'un arrangement particulier des molécules d'eau sous la forme des petites cages dans lesquelles sont emprisonnées des molécules de méthane. On les trouve notamment au fond des océans. Il a donc envisagé un phénomène similaire sur la planète rouge. « Cependant, les conditions de température et de pression sur Mars ne sont pas compatibles avec leur domaine de stabilité, poursuit Jean-Marc Simon. Olivier Mousis cherchait donc une nouvelle explication». 

Une collaboration de longue date

C'est ainsi que l'astrophysicien s'est tourné vers l'ICB.

« Nos deux laboratoires ICB et UTINAM entretiennent des liens très anciens entre certaines de leurs thématiques comme la spectroscopie moléculaire, rappelle Sylvain Picaud, co-auteur de l'article et directeur de l'UTINAM. Les enseignants-chercheurs de ces deux laboratoires travaillent depuis longtemps sur des enseignements communs ou mutualisés. »

Des relations fructueuses qui ont servi de terreau fertile à de nombreux projets, et qui sont aujourd'hui étendues à d'autres laboratoires français.

Les chercheurs aimeraient désormais poursuivre leur collaboration et vérifier leur hypothèse. « L'adsorption de méthane et de CO2 dans les zéolithes a été beaucoup étudiée sur Terre, mais les conditions sur Mars sont très différentes, explique Jean-Pierre Bellat. Sur Terre, on travaille dans des conditions de température ambiante et de haute pression. Sur Mars, on sera plutôt dans une situation de basse température et de très basse pression. Nous aimerions donc conforter notre travail en faisant des expériences dans des conditions identiques à celles de Mars. Nous possédons les techniques expérimentales à l'ICB mais nous sommes à la recherche de financement et de moyens humains. Nous aimerions pouvoir recruter une personne en thèse ou en post-doc pour poursuivre ce travail. »

> Site de l'ICB
> Site de l'UTINAM
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