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Posté par Adrien le Vendredi 06/03/2015 à 12:00
Mars: la planète qui a perdu un océan d'eau
Les résultats d'une nouvelle étude publiée ce jour tendent à montrer que la planète Mars était dotée d'un océan primitif de volume supérieur à celui de l'Océan Arctique et recouvrait, proportionnellement, une surface bien plus étendue que celle de l'Océan Atlantique sur Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive...). Une équipe internationale de scientifiques a utilisé le Très Grand Télescope de l'ESO ainsi que divers instruments installés à l'Observatoire W.M. Keck, sans oublier le Télescope Infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes.) de la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est l'agence...), pour surveiller, six années durant, l'atmosphère de la planète rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.), et cartographier les propriétés de la molécule d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) en différentes zones de son atmosphère. Ces nouvelles cartes sont les toutes premières de leur genre. Elles figurent dans un article paru dans l'édition en ligne de la revue Science.


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Voici quelque quatre milliards d'années, la toute jeune planète aurait renfermé suffisamment d'eau liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) pour que l'intégralité de sa surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement...) en soit couverte, sur une hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) d'environ 140 mètres. Il semble plus probable toutefois que l'eau liquide se soit constituée en un océan couvrant près de la moitié de l'hémisphère nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) de la planète. En certaines régions, la profondeur de cet océan pouvait dépasser 1,6 kilomètre.

"Notre étude fournit une estimation solide de la quantité d'eau jadis présente sur Mars, déduite de celle perdue dans l'espace" indique Geronimo Villanueva, un scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les...) travaillant au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt dans le Maryland, Etats-Unis, et auteur principal de cette nouvelle étude. "Grâce à ce travail, nous sommes en mesure de mieux comprendre l'histoire de l'eau sur Mars".

Cette nouvelle estimation a été déduite des observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude...) détaillées de deux isotopes de l'eau présents dans l'atmosphère martienne. L'un de ces isotopes est H2O, constitué de deux atomes d'hydrogène et d'un atome (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner...) d'oxygène. L'autre est HDO, une eau semi-lourde présente à l'état naturel, qui diffère de la molécule d'eau classique H2O par la figuration d'un atome (Un atome (grec ancien ἄτομος [atomos], « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre. La...) de deutérium, plus lourd que l'hydrogène, en lieu et place de l'un des deux atomes d'hydrogène.

La forme deutérée est caractérisée par une masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation (la...) supérieure à celle de la molécule d'eau classique. Sa tendance à l'évaporation est donc moindre. Ainsi donc, le taux d'échappement de l'eau de la planète peut se mesurer au rapport HDO / H2O qui caractérise l'eau restante (1).

Les chercheurs sont parvenus à distinguer les signatures chimiques des deux isotopes de l'eau grâce au Très Grand Télescope de l'ESO au Chili, ainsi qu'au moyen d'instruments installés à l'Observatoire W.M. Keck, sans oublier le Télescope Infrarouge de la NASA à Hawaï (2). En comparant le ratio HDO / H2O, les scientifiques peuvent estimer l'augmentation de la quantité de HDO et déterminer la quantité d'eau échappée dans l'espace. Ils peuvent également en déduire la quantité d'eau initialement présente sur Mars.

Au cours de cette étude, l'équipe a cartographié la distribution de H2O et de HDO. Et ce, à différentes reprises au cours de six années terrestres - qui correspondent à environ trois années martiennes. Elle a ainsi produit des instantanés globaux de leurs distributions respectives, ainsi que de leur ratio. Les cartes obtenues révèlent l'existence de variations saisonnières ainsi que de microclimats, bien que Mars s'apparente davantage aujourd'hui à un désert.

L'équipe s'est plus particulièrement intéressée aux régions situées à la lisière des pôles nord et sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.), parce que les calottes de glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) polaire constituent les plus vastes réservoirs d'eau connus. L'eau qui y est emprisonnée permet de retracer l'évolution de l'eau sur Mars depuis la période humide du Noachien qui s'est achevée il y a 3,7 milliards d'années.

Les résultats nouvellement obtenus indiquent que la quantité d'eau lourde (L'eau lourde est de l’oxyde de deutérium (formule : D2O ou 2H2O). Chimiquement, elle est identique à l’eau normale (H2O), mais...) présente dans l'atmosphère située à proximité des régions polaires a augmenté d'un facteur 7 en comparaison de l'eau des océans terrestres, ce qui implique que l'eau des calottes polaires martiennes s'est enrichie d'un facteur 8. Le taux d'enrichissement à partir de ces cartes implique que Mars a perdu un volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) d'eau 6,5 fois plus important que celui actuellement stocké au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du torse d'un animal, et en particulier celle des mammifères qui...) des calottes polaires. Le volume de l'océan primitif martien (Martien est un nom générique qui désigne plusieurs types de créatures imaginaires censées vivre sur mars. Selon la version la plus répandue, les martiens, également nommés...) était donc très certainement supérieur à 20 millions de kilomètres cubes.

Au vu de l'actuelle surface de Mars, il est probable que cette eau ait recouvert les Plaines du Nord, caractérisées par une faible élévation. L'océan primitif aurait ainsi recouvert 19% de la surface totale de la planète - ce qui est supérieur aux 17% de la surface terrestre qu'occupe actuellement l'Océan Atlantique.

« Si la planète Mars a effectivement perdu cette quantité d'eau, il est fort probable qu'elle soit demeurée humide, et donc habitable, durant une période plus longue qu'estimée auparavant » conclut Michael Mumma, scientifique en chef au Centre Goddard et second auteur de l'article.

Il est possible que Mars ait renfermé une quantité d'eau bien plus importante encore, dont une partie subsisterait sous la surface. Les nouvelles cartes révèlent l'existence de microclimats et de variations de quantités d'eau atmosphérique au fil du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.). Elles pourraient également s'avérer utiles dans la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les...) d'eau souterraine.

Notes

(1) Dans les océans terrestres, il y a environ 3200 molécules de H2O pour une molécule de HDO.

(2) Les sondes martiennes qui parcourent la surface de la planète et celles qui sont en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au...) sont en mesure d'acquérir des données in situ bien plus détaillées. Toutefois, elles ne permettent pas de sonder les propriétés de l'atmosphère martienne dans son intégralité. L'utilisation de spectromètres infrarouges installés sur de grands télescopes terrestres se révèle plus appropriée.


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Source: ESO