Mars n'est pas cette planète morte que l'on imagine souvent: une activité électrique intense sculpte en permanence son paysage.
Les tempêtes et les tourbillons de poussière produisent des charges pouvant aboutir à des décharges, comparables à de petits éclairs. Ces événements électriques transforment activement la chimie de la surface et de l'atmosphère ténue de Mars. Lorsque les grains de poussière entrent en collision, le frottement provoque une accumulation de charges électrostatiques. Sous la faible pression atmosphérique martienne, ces décharges surviennent plus aisément que sur Terre. Elles peuvent alors initier des réactions chimiques multiples, altérant les composés présents.
Représentation artistique de ce à quoi pourraient ressembler un "dust devil" (tourbillon de poussière) sur Mars de près. Crédit: NASA
Afin d'étudier ces processus, les scientifiques ont reproduit les conditions martiennes en laboratoire. L'équipe d'Alian Wang a ainsi développé des chambres de simulation adaptées à l'environnement de la planète rouge. Ces expériences ont permis d'identifier divers produits chimiques formés par les décharges, comme des composés chlorés volatils ou des carbonates. Les observations obtenues concordent avec les données des missions spatiales en cours.
Une avancée notable se situe dans l'analyse des isotopes, ces versions légères ou lourdes des éléments chimiques. Les chercheurs ont mesuré les compositions isotopiques du chlore, de l'oxygène et du carbone dans les produits des décharges. Ils y ont constaté une réduction marquée des isotopes lourds, une empreinte de l'influence de l'électrochimie. Cette trouvaille, publiée dans Earth and Planetary Science Letters, apporte un indice solide de l'importance de ces phénomènes.
Modèle conceptuel du cycle global du chlore et des carbonates en suspension dans l'atmosphère martienne, basé sur les transferts isotopiques. Crédit: Washington University in St. Louis
L'ensemble de ces travaux aboutit à un modèle global de la chimie martienne. Celui-ci montre comment les signatures isotopiques migrent depuis les produits des décharges vers l'atmosphère, avant de revenir à la surface. Ce cycle permanent explique par exemple les valeurs très basses d'un isotope du chlore mesurées par le rover Curiosity de la NASA. L'électrochimie associée à la poussière se positionne ainsi comme un acteur principal de l'évolution géochimique de Mars.
Les retombées de ces recherches s'étendent au-delà de Mars. Des mécanismes comparables pourraient être à l'œuvre sur d'autres corps célestes, comme Vénus ou la Lune, où des processus triboélectriques sont aussi envisageables. La compréhension de ces phénomènes aide à appréhender la diversité des environnements planétaires dans notre Système solaire. Les futures missions spatiales pourront s'appuyer sur ces connaissances pour explorer ces mondes avec une approche plus affinée.