La découverte d'une absorption jusqu'alors inconnue et due à un isotopologue (1) du dioxyde de carbone (CO2) vient d'être réalisée sur Vénus par une équipe européenne depuis l'espace, et sur Mars par une équipe américaine depuis le sol. Pour la détection sur Vénus, l'équipe européenne conduite par un directeur de recherche du CNRS du Service d'Aéronomie et par une astronome de l'Institut d'Aéronomie Spatiale de Belgique a utilisé le spectromètre SOIR embarqué sur la sonde Venus Express de l'ESA Cette absorption nouvellement détectée pourrait jouer un rôle significatif dans l'effet de serre sur Vénus. De plus, elle pourrait entraver la détection de biomarqueurs car elle se situe dans une région spectrale propice à l'observation de ces molécules d'intérêt biologique. Ce résultat vient d'être présenté à la réunion de la Division des Sciences Planétaires de l'Association Américaine d'Astronomie, à Orlando en Floride.
Image en fausse couleur de l'hémisphère sud de Vénus prise dans l'ultraviolet
avec la caméra VMC à bord de la sonde spatiale Venus Express de l'ESA
Sur Vénus, la découverte a été réalisée par une équipe européenne (France, Belgique et Russie) menée par Jean-Loup Bertaux et Ann Carine Vandaele, à l'aide de l'instrument SOIR embarqué sur Vénus Express en orbite autour de la planète depuis le 11 avril 2006. La technique de mesure, appelée "occultation solaire", consiste à observer le Soleil lorsque celui-ci disparaît derrière la planète. L'observation de couchers de Soleil depuis l'espace permet de mettre en évidence les signatures des différentes molécules absorbantes. La région proche de 3,3 microns de longueur d'onde permet l'observation de l'acide chlorhydrique (HCl). En plus des structures attendues et effectivement observées de HCl, une autre absorption systématique était présente dans les spectres. Les structures associées à cette autre absorption ne correspondaient à rien de connu. Ces résultats furent tenus confidentiels en attente d'une éventuelle identification. En décembre 2006, Mike Mumma, un scientifique de la NASA, motivé par ses propres découvertes de structures d'absorption non identifiées dans des spectres de l'atmosphère de Mars obtenus dans la même région spectrale à l'aide de télescopes à Hawaii, en faisait part à l'équipe de SOIR, lui demandant de vérifier si ces structures ne se trouvaient pas également dans les spectres de Vénus. Les deux équipes comparèrent leurs spectres : les structures étaient identiques !
Un des isotopologues du CO2 est à l'origine des structures détectées. L'isotopologue en question correspond à une molécule dans laquelle un des atomes d'oxygène 16O (avec 8 protons et 8 neutrons) est combiné avec son isotope 18O (8 protons et 10 neutrons). Si cet isotopologue existe aussi sur Terre, mais dans un rapport inférieur au pour cent du CO2 total, dans les atmosphères de Mars et Vénus, toutes deux composées essentiellement de dioxyde de carbone, son abondance n'est pas négligeable. Son spectre d'absorption est relativement bien connu grâce aux bases de données spectroscopiques contenant la plupart de ses bandes d'absorption, excepté celle observée sur Vénus et Mars.
Connaissant la quantité de CO2 présente dans l'atmosphère de Vénus, il est possible de montrer que la bande d'absorption nouvellement détectée vers 3,3 µm est totalement opaque si on considère l'entièreté de l'atmosphère, du sol jusqu'à son sommet. En d'autres termes, cette bande devrait contribuer à l'effet de serre de Vénus. Il est donc important d'en tenir compte dans les modèles, d'autant plus qu'un des objectifs de Venus Express est de quantifier précisément les contributions des différents gaz et celle des nuages à l'effet de serre. Sur Terre, le CO2 est beaucoup moins abondant (environ 250 000 fois moins) et la contribution de la nouvelle bande devrait être négligeable.
Une autre conséquence de l'existence de cette bande, et mise en évidence par le groupe américain, est qu'elle se situe juste dans la région où sont attendues les signatures de composés organiques qui pourraient indiquer la présence de vie sur Mars, encore appelés les biomarqueurs. Les nouvelles structures d'absorption dues au CO2 pourraient en compliquer la recherche et l'interprétation.
Note
(1) Un isotopologue est une molécule dont un des atomes est remplacé par son isotope.
