Une nouvelle simulation du noyau de Mars pourrait expliquer comment la planète rouge a perdu son champ magnétique
Selon une nouvelle étude, des changements importants survenus au cœur de Mars pourraient avoir entraîné la perte du champ magnétique de la planète à ses débuts.
Image d’entête : une visualisation des courants électriques autour de Mars. (NASA/Goddard/MAVEN/CU Boulder/SVS/Cindy Starr)
Aujourd’hui, Mars est une planète à l’atmosphère ténue, incapable de contenir une quantité importante d’eau liquide à sa surface, mais les scientifiques ont trouvé des traces d’anciens lacs, de ruisseaux et peut-être d’océans, ce qui suggère que les conditions étaient différentes. Les scientifiques sont donc impatients de comprendre la présence (ou l’absence) d’eau sur Mars au début de son histoire, notamment pour évaluer la possibilité de vie sur la planète rouge.
En particulier, les chercheurs veulent comprendre ce qui a pu provoquer le spectaculaire amincissement de l’atmosphère protectrice de la planète. Une nouvelle étude examine les changements survenus dans le noyau de la planète qui ont pu conduire à l’affaiblissement du champ magnétique de Mars au fil du temps, laissant l’atmosphère vulnérable à l’érosion.
Ci-dessous, à gauche, l’atmosphère de Mars frappé par le vent solaire et à droite la Terre protégée par son champ magnétique. (NASA)
Les travaux de l’équipe de l’étude suggèrent qu’il y a environ 4 milliards d’années, au sein du noyau, « le comportement du métal en fusion que l’on pensait présent a probablement donné naissance à un bref champ magnétique qui était destiné à s’éteindre », ont écrit des représentants de l’Université de Tokyo, où étaient basés les chercheurs.
Les chercheurs ont simulé les conditions du noyau martien primitif en utilisant un échantillon de matériaux que l’on s’attend à y trouver, dont le fer, le soufre et l’hydrogène. Ils ont placé l’échantillon dans un dispositif appelé enclume de diamant, ou cellule à enclume de diamant, entre deux diamants et comprimé ainsi que chauffé, pour tenter de reproduire les immenses pressions et la chaleur que l’on trouve dans le noyau.
La cellule à enclume de diamant utilisée dans les expériences. (Yokoo et col./Nature Communications)
À l’aide de rayons X et de faisceaux d’électrons, l’équipe a suivi les changements survenus dans l’échantillon au fur et à mesure que le matériau était pressurisé et comprimé. Les scientifiques ont découvert que le matériau martien, initialement homogène, s’est séparé en deux liquides.
Selon le coauteur de l’étude, Kei Hirose, professeur au département des sciences de la Terre et des planètes de l’université de Tokyo (Japon) :
L’un des liquides ferreux était riche en soufre, l’autre en hydrogène, ce qui est essentiel pour expliquer la naissance et la disparition du champ magnétique autour de Mars.
L’expérience a également montré que l’hydrogène liquide, moins dense, s’est élevé au-dessus du liquide riche en soufre, beaucoup plus dense. Ce mouvement du liquide a provoqué des courants de convection temporaires sur Mars, similaires à ceux qui sont encore en place sur Terre. Les scientifiques pensent que ces courants génèrent notre champ magnétique.
Sur Mars, cependant, le champ magnétique n’a duré que temporairement. L’étude suggère qu’après la séparation des liquides, les courants ont cessé car il n’y avait plus d’activité pour les alimenter.
À peu près à la même époque, l’hydrogène léger présent dans l’atmosphère s’est envolé dans l’espace en raison de l’érosion induite par le vent solaire, ou du flux constant de particules chargées émanant de notre soleil. La diminution de l’atmosphère a conduit à la décomposition de la vapeur d’eau (l’eau contenant de l’hydrogène). À mesure que l’atmosphère s’est amincie, l’eau liquide a cessé de couler à la surface.
Cette illustration tirée de l’article montre comment le noyau de Mars et celui de la Terre ont commencé de manière similaire pour ensuite changer au fil du temps. Les couleurs bleu clair et bleu foncé représentent respectivement les liquides flottants et les liquides denses. (Yokoo et col./Nature Communications)
Les chercheurs espèrent que des missions telles que celle l’atterrisseur InSight de la NASA, qui suit l’activité sismique sur la planète rouge, pourraient fournir un contexte supplémentaire concernant la composition du noyau.
Selon Hirose
En gardant nos résultats à l’esprit, une étude sismique plus poussée de Mars permettra, nous l’espérons, de vérifier que le noyau est bien constitué de couches distinctes, comme nous le prévoyons. Si c’est le cas, cela nous aiderait à compléter l’histoire de la formation des planètes rocheuses, y compris la Terre, et à expliquer leur composition.
L’étude publiée dans Nature Communications : Stratification in planetary cores by liquid immiscibility in Fe-S-H et présentée sur le site de l’Université de Tokyo : How Mars lost its oceans.