Plaines du sud givrées au début du printemps. Crédit image: MSSS / JPL / NASA Cliquez pour agrandir
Les détections de méthane dans l'atmosphère martienne ont mis au défi les scientifiques de trouver une source pour le gaz, qui est généralement associé à la vie sur Terre. Une source qui peut être exclue est l'histoire ancienne: le méthane ne peut survivre que 600 ans dans l'atmosphère martienne avant que la lumière du soleil ne le détruise.
Si la concentration mondiale de méthane sur Mars est de 10 ppb, alors une moyenne de 4 grammes de méthane est détruite chaque seconde par la lumière du soleil. Cela signifie qu'environ 126 tonnes métriques de méthane doivent être produites chaque année pour assurer une concentration constante de 10 ppb.
Il y a une chance extérieure que le méthane soit livré à Mars par des comètes, des astéroïdes ou d'autres débris de l'espace. Les calculs montrent que les micrométéorites ne sont susceptibles de fournir que 1 kilogramme de méthane par an - bien en deçà du niveau de remplacement de 126 tonnes. Les comètes pourraient fournir une énorme quantité de méthane, mais l'intervalle entre les principaux impacts des comètes est en moyenne de 62 millions d'années, il est donc peu probable qu'une comète ait livré du méthane au cours des 600 dernières années.
Si nous pouvons exclure la livraison de méthane, alors le méthane doit être fabriqué sur Mars. Mais la biologie source ou les processus ne sont-ils pas associés à la vie?
Un petit pourcentage du méthane de la Terre est produit par des interactions non biologiques («abiogéniques») entre le dioxyde de carbone, l'eau chaude et certaines roches. Cela pourrait-il se produire sur Mars? Peut-être, dit James Lyons de l'Institut de géophysique et de physique planétaire de l'UCLA.
Ces réactions ne nécessitent que de la roche, de l'eau, du carbone et de la chaleur, mais sur Mars, d'où proviendrait la chaleur? La surface de la planète est froide comme la pierre, avec une moyenne de moins 63 degrés C. Les volcans pourraient être une source de chaleur. Les géologues pensent que l'éruption la plus récente sur Mars remonte à au moins 1 million d'années - suffisamment récente pour suggérer que Mars est toujours active, et donc chaude profondément sous la surface.
Un filet de méthane en moyenne de 4 grammes par seconde pourrait provenir d'un tel point chaud géologique. Mais tout point chaud martien doit être profond et bien isolé de la surface, car le système d'imagerie par émission thermique sur Mars Odyssey n'a trouvé aucun endroit qui soit au moins 15 degrés C plus chaud que les environs. Cependant, Lyon pense qu'il est toujours possible qu'un corps profond de magma fournisse la chaleur.
Dans un modèle informatique de géologie martienne simplifiée, un corps de refroidissement de magma de 10 kilomètres de profondeur, 1 kilomètre de large et 10 kilomètres de long a créé la température de 375 à 450 degrés C qui entraîne la génération de méthane abiogénique sur les crêtes du milieu de l'océan sur Terre. Un tel corps de roche chaude, dit Lyon, "est parfaitement sensible, il n'y a rien d'étrange à cela", car Mars retient probablement une certaine chaleur de la formation planétaire, tout comme la Terre.
"Cela nous encourage à penser que c'est un scénario plausible pour expliquer le méthane sur Mars, et nous ne verrions pas la signature de cette digue (corps de roche chaude) à la surface", explique Lyons. "C’est l’angle que nous poursuivons; c'est l'explication la plus simple et la plus directe du méthane détecté. »
Bien que personne ne puisse exclure les sources abiogéniques de méthane sur Mars, lorsque vous trouvez du méthane sur Terre, vous voyez généralement le travail des méthanogènes, d'anciens microbes anaérobies qui transforment le carbone et l'hydrogène en méthane. Les méthanogènes pourraient-ils vivre sur Mars?
Pour le savoir, Timothy Kral, professeur agrégé de sciences biologiques à l'Université de l'Arkansas, a commencé à cultiver cinq types de méthanogènes il y a 12 ans dans un sol volcanique choisi pour simuler le sol martien. Il a maintenant montré que les méthanogènes peuvent survivre pendant des années sur le sol granulaire à faible teneur en éléments nutritifs, bien que lorsqu'ils sont cultivés dans des conditions similaires à Mars, à seulement 2% de la pression atmosphérique de la Terre, ils se dessèchent et deviennent dormants après quelques semaines.
«Le sol a tendance à se dessécher, et nous avons pu trouver des cellules viables; ils sont encore en vie, mais ils ne produisent plus de méthane », explique Kral.
Les méthanogènes ont besoin d'une source stable de dioxyde de carbone et d'hydrogène. Alors que le dioxyde de carbone est abondant sur Mars, "l'hydrogène est un point d'interrogation", dit Kral.
Vladimir Krasnopolsky, professeur de recherche à l'Université catholique d'Amérique de Washington D.C., a détecté 15 parties par million d'hydrogène moléculaire dans l'atmosphère de Mars. Il est possible que cet hydrogène s'échappe d'une source profonde à l'intérieur martien que les méthanogènes pourraient utiliser.
Si les méthanogènes se trouvent profondément à l'intérieur de Mars, le gaz méthane qu'ils produisent augmenterait lentement vers la surface. Finalement, il pourrait atteindre une condition de pression-température où il serait piégé dans des cristaux de glace, formant de l'hydrate de méthane.
"S'il y avait une biosphère souterraine, l'hydrate de méthane serait une conséquence inévitable, si les choses se comportent comme elles le font sur Terre", explique Stephen Clifford du Lunar and Planetary Institute à Houston, Texas.
Et il y a un avantage marginal, ajoute Clifford. Les hydrates de méthane «seraient une couverture isolante qui réduirait considérablement l'épaisseur du sol gelé sur Mars, de plusieurs kilomètres à l'équateur, à peut-être moins d'un kilomètre». En d'autres termes, l'hydrate de méthane permettrait à la fois de stocker des preuves de vie et d'isoler toute vie restante des températures de surface ultra-froides.
Bien que les données sur les conditions à un kilomètre environ de la surface martienne soient inexistantes, l'image croissante de la complexité, de la taille et de l'adaptabilité de la biosphère souterraine de la Terre améliore certainement les chances que la vie existe dans des conditions comparables à l'intérieur de Mars. La biosphère souterraine de la Terre est composée en grande partie de microbes, dont certains vivent à des profondeurs, des pressions et des conditions chimiques autrefois considérées comme inhospitalières à la vie.
Au plus profond de Mars peut être un endroit difficile à vivre, mais les méthanogènes ne sont pas des mauviettes, dit Kral. «Ils sont résistants et durables. Le fait qu'ils existent probablement depuis le début de la vie sur Terre et continuent d'être la forme de vie prédominante sous la surface et profondément dans les océans, signifie qu'ils sont des survivants, ils se portent extrêmement bien. »
Source d'origine: NASA Astrobiology
