A la recherche de l'eau de Mars
2002/07/01 Galarraga Aiestaran, Ana - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
Vers 1870, l'astronome Giovanni Schiapparelli a affirmé avoir vu les canaux de Mars avec un télescope. Cela a provoqué l'imagination de plusieurs amateurs d'astronomie qui ont considéré ces canaux comme des canaux artificiels créés par l'être. Dans les romans de science-fiction commencent à apparaître les Martiens et en 1898 H.G. Wells raconta dans la Guerre des Mondes que les Martiens technologiquement avancés conquéraient la Terre.
L'idée qu'il y a une vie sur Mars était attrayante, car pendant un certain temps beaucoup de gens l'ont cru. Dans les années 1960, cependant, le vaisseau spatial Mariner 4 a obtenu les premières images de Mars et a montré que la planète était pourpre. Grâce aux missions Mariner suivantes, l'atmosphère et la géologie de Mars ont été analysées et, dans les missions Vicking I et II menées dans les années 1970, des données ont été recueillies en orbite et en terre.
Après des recherches sur les traces, les chercheurs ont conclu que Mars n'était pas en vie, et ainsi a fini la première inondation d'explorations.
Bien qu'aucune trace de la vie n'ait été trouvée, il y avait des raisons scientifiques pour continuer à explorer la planète, et en 1992 la NASA a envoyé le vaisseau spatial Mars Observer pour réaliser des études géologiques, géophysiques et climatiques sur Mars. Après cela, les résultats des études menées sur Terre ont renforcé l'idée qu'il y avait la vie sur Mars. Par exemple, en 1996, des chercheurs de la NASA et des États-Unis ont vu des structures similaires aux bactéries fossilisées dans une météorite martienne (bien qu'il n'ait pas été confirmé par la suite pour être des restes d'êtres vivants). D'autre part, sur Terre, dans des endroits peu habitables, des êtres vivants ont été trouvés, de sorte qu'il a été démontré que dans des conditions extrêmes de température et de pression peut créer la vie.
Foz de Mars
Tout cela a motivé la NASA à reconsidérer Mars comme une destination. La mission Mars Global Surveyor, lancée en 1992, a obtenu les images les plus précises à ce jour. On a comparé les structures géologiques qui y apparaissaient avec des structures semblables à celles de la Terre, en observant une grande similitude avec celles générées par l'eau. Ils semblaient être dus à des courants et des inondations, même aux lacs et aux océans. Cependant, il n'y a pas de traces d'eau liquide sur la surface de Mars, car la basse pression atmosphérique et les basses températures sur Mars empêchent l'eau d'être à l'état liquide. En revanche, il y a de la vapeur d'eau dans l'atmosphère de Mars et de la glace dans les pôles.
Cependant, pour de nombreux chercheurs, ces structures géologiques indiquent qu'il y avait beaucoup d'eau sur Mars. En conséquence, à un moment donné la température allait être plus chaude et l'atmosphère plus dense. Mais ils ne peuvent pas expliquer pourquoi le climat a changé et où toute cette eau est entrée. Tout a-t-il été évaporé ou déplacé sous le sol ? Il est possible que la pression et la température sous le sol soient suffisantes pour que l'eau liquide puisse exister et se trouve coincée entre les rochers qui l'entourent.
Selon d'autres chercheurs, l'origine des structures géologiques superficielles de Mars n'était pas l'eau, mais le dioxyde de carbone. Selon eux, en sortant sous le sol, le dioxyde de carbone est devenu gaz par le changement de pression. Les nuages de gaz ainsi formés, déplacés à grande vitesse, ont érodé le sol et formé des canons. Cette théorie est plus crédible car sinon il faudrait trop d'eau et avec un litre de dioxyde de carbone on obtient beaucoup plus de gaz qu'avec l'eau.
Un indice plus direct de l'eau
Il est clair que pour savoir s'il y a déjà eu de l'eau sur Mars ou qu'elle existe, il est plus approprié d'effectuer des mesures directes que d'interpréter des structures géologiques. C'est pourquoi l'une des tâches de la mission Mars Odyssey lancée l'an dernier par la NASA est la recherche d'eau ( Follow the water ). Le spectromètre à rayons gamma du vaisseau spatial est capable de mesurer l'abondance et la distribution de 20 éléments chimiques: hydrogène, silicium, oxygène, fer, magnésium, potassium, aluminium, soufre, carbone et calcium, entre autres. S'ils savent où et combien, ils espèrent comprendre le passé et le présent de Mars.
Et dès qu'on a commencé à analyser les premières mesures, on a surpris que dans les deux zones proches des pôles, sous la couche superficielle, une présence importante d'hydrogène a été détectée. En outre, ces zones correspondent à des zones où la glace est considérée comme stable. Selon les chercheurs du Laboratoire Los Alamos, cet hydrogène peut être aqueux. Ainsi, sous le sol de Mars, il y aurait beaucoup d'eau et beaucoup de médias l'ont fait connaître.
Cependant, il faut différencier les données de l'interprétation des données, car quand aucune preuve d'eau n'a encore été trouvée, certains disent que les humains qui seront envoyés sur Mars n'auront aucun problème avec l'approvisionnement en eau. Oui, l'interprétation qui a été faite à partir des mesures d'hydrogène du spectromètre semble raisonnable, mais il faudra confirmer en mesurant directement l'eau.
Spectromètre à la recherche d'hydrogène
Le spectromètre à rayons gamma se compose de trois compteurs : capteur à rayons gamma, spectromètre à neutrons et détecteur à neutrons à haute énergie. La somme des mesures de ces trois instruments permet de connaître la présence et la distribution d'hydrogène dans le sol martien. Mais que mesure exactement le spectromètre ?
Le processus commence lorsque les rayons cosmiques traversent l'atmosphère de Mars et se heurtent à la peau. Les rayons cosmiques sont des particules de très haut niveau énergétique qui se déplacent dans l'espace à une vitesse presque lumineuse, surtout des protons. En frappant contre tout atome situé sur la surface de Mars, le choc génère d'autres particules à travers le processus appelé espacement. Ces particules sont principalement des neutrons et d'autres protons, et même si elles sont très rapides, elles n'ont pas la même vitesse que les rayons cosmiques initiaux. Ces derniers protons, quant à eux, attaquent d'autres atomes et provoquent plus de particules. Cette réaction en chaîne traverse les premiers mètres du sol de Mars.
Quant au spectromètre, les neutrons sont les plus intéressants. Dans chaque choc, ils perdent de l'énergie, ralentissent et se déplacent finalement à une vitesse similaire à celle des atomes de surface. Autrement dit, les neutrons rapides deviennent des neutrons thermiques. Si elles sont souillées, tout atome peut les assimiler, y compris l'hydrogène.
Quand un atome acquiert un neutron thermique, un rayon gamma spécifique de l'atome est émis. Le spectromètre gamma permet donc d'identifier l'atome. Cela a été l'une des méthodes utilisées pour détecter l'hydrogène sur Mars.
L'autre méthode est par spectromètre à neutrons et détecteur de neutrons à haute énergie. Ces appareils détectent les neutrons et les classent sur trois niveaux d'énergie : rapides (produits après l'épaississement des rayons cosmiques, de haut niveau énergétique), epitermales (intermédiaires) et thermales (plus lents). Cette perte d'énergie se produit lors de la collision avec d'autres atomes et, précisément, l'hydrogène est particulièrement efficace pour freiner les neutrons, car sa masse est presque équivalente à celle du neutre. Par conséquent, quand il y a beaucoup d'hydrogène, les neutrons perdent rapidement de la vitesse, et les neutrons épithéliaux et rapides sont peu nombreux. Les mesures du spectromètre à neutrons et du détecteur à neutrons à haute énergie ont ainsi pu être vérifiées.
L'hydrogène est-il de l'eau ?
Dans la zone analysée, comme le pôle sud s'approche du signal de rayons gamma de l'hydrogène augmente, tandis que les neutrons épithéliaux diminuent. Tout cela indique que plus vous approchez du pôle plus il y a d'hydrogène. Mais savoir comment l'hydrogène est distribué sur la surface n'est pas si simple. Pour cela, ils ont élaboré différents modèles représentant la surface de Mars en une ou deux couches. Pour des éléments autres que l'hydrogène, les mesures du spectromètre de Mars Pathfinder, qui a émergé en 1996, ont été utilisées, prenant comme unité un sol de 1% d'eau en poids. Ils ont ainsi vu à quel modèle les mesures sont mieux adaptées.
Les chercheurs concluent que sur le sol de Mars il y a deux couches, la couche supérieure sèche et la couche inférieure humide (le poids des roches serait de 35-50% d'eau). Cette humidité se remarque entre les latitudes 45º et 60º, augmentant à l'approche des pôles. Bien que les données correspondent à ce modèle, les chercheurs de la NASA ont reconnu que ce n'est pas la seule solution, et qu'il est probablement beaucoup plus compliqué car ils ont mis de côté de nombreuses difficultés, par exemple, la composition du sol sera variable, contrairement au modèle.
Bien que l'élément identifié est sûr d'être hydrogène, il est plus discutable de la forme chimique dans laquelle il se trouve. On croit que l'hydrogène de la couche supérieure peut être de l'eau ou de l'hydroxyde associé physiquement ou chimiquement, alors que dans la couche inférieure il n'y a pas d'autre alternative que l'eau congelée. Pour commencer, les minéraux qui forment les roches ne peuvent pas contenir autant d'eau. D'autre part, la différence entre les couches est élevée en termes d'humidité, et la façon la plus simple de l'expliquer est l'évaporation de la glace existante en haut.
En outre, les endroits où les études théoriques prévoyaient la présence de glace sont ceux qui contiennent le plus d'hydrogène.
Compte tenu de tout cela, et voyant qu'il coïncide avec les données prises par le spectromètre, il est assez sûr qu'il y a beaucoup d'eau dans la couche inférieure à 10 cm de la surface de Mars. Le spectromètre a une résolution d'environ 1 mètre, mais selon la NASA il est très possible que le sol de Mars soit un grand réservoir d'eau.
En regardant en avant
La mission Mars Odyssey, qui a encore de nombreuses fonctions, va certainement recueillir des données importantes qui vous aideront à comprendre Mars. En outre, la découverte de l'eau donnera un grand élan aux prochaines missions de la NASA, pour lesquelles l'organisation recevra plus facilement la subvention nécessaire. L'année prochaine, il veut installer sur Mars deux véhicules pour l'analyse des minéraux et de l'eau.
Cependant, Mars n'a pas seulement été intéressé par la NASA, puisque dans les années 2003-2004 il aura autour de lui six vaisseaux spatiaux internationaux. Parmi eux, l'Agence spatiale européenne (ESA) lancera le projet Mars Express, dans lequel un autre véhicule, le Beagle 2, pourra prélever des échantillons de sol. Il semble que nous n'aurons pas à attendre trop longtemps pour savoir s'il y a de l'eau ou pas.
L'eau de Mars ? Ces expériences ne peuvent pas différencier les hydrates de l'eau des hydroxydes avec OH. Les observations de l'infrarouge ont montré que les hydrates prédominent sur la peau, mais sont logiquement mesurées de la surface à faible profondeur, de sorte qu'ils ne peuvent rien dire sur un hydrogène à un mètre de profondeur. Cependant, à mon avis, si les hydrates prédominent sur la surface, il est fort possible qu'il y ait d'autres situations dans le sous-sol. Un problème pour l'avenir est que si les missions veulent utiliser cette eau glacée, ce que nous voyons n'est peut-être pas seulement de l'eau sale, filtrable et lavable, mais est lié chimiquement et donc libérable uniquement de réactions chimiques. Cela peut apporter des problèmes logistiques! Les mesures sont différentes façons de donner des preuves directes et, dans ce cas, même si seulement l'hydrogène est mesuré, en analysant l'histoire de Mars et le contexte géologique et chimique, on peut considérer que H est en H 2 O. Bien sûr, cette preuve n'est pas aussi bonne que l'observation directe, mais dans mon image est la preuve. Sur la surface de Mars, il y avait beaucoup d'eau dans le passé, comme le montre sa structure géologique, et nous ne savons pas exactement où il est allé, mais nous avons deux idées: d'une part, beaucoup de vapeur d'eau a été perdue dans le passé, quand Mars a perdu une grande partie de l'atmosphère, et d'autre part, en raison de l'abondance de minéraux poreux à la surface, beaucoup d'eau a été filtrée dans le sous-sol. Ces idées coïncident avec les observations faites et confirment intuitivement ce que nous attendions. D'autre part, les cycles de CO 2 et ceux de H 2 O sont importants dans l'atmosphère de Mars, donc compte tenu de la composition chimique prédominante de la planète, si les hydroxydes étaient souterrains prédominerait le dioxyde de carbone, gaz très volatile qui ne se trouve pas en grande quantité. Astronome Mikel Susperregi |
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