mercredi 5 octobre 2016

L'impact des rayons cosmiques à la surface de Mars modifie son atmosphère


Le rover Curiosity vient de montrer que la fine atmosphère de Mars est en partie modelée par l'irradiation de la surface martienne par le rayonnement cosmique et ses gaz rares sont en proportions inattendues.



C'est avec l'instrument SAM (Sample Analysis at Mars) que cette découverte a été faite concernant l'abondance de deux gaz : le xénon et le krypton. Ces deux gaz sont particulièrement importants car ils permettent d'étudier les mécanismes d'érosion de l'atmosphère de la planète rouge.
L'équipe dirigée par Pamela Conrad (NASA Goddard Space Flight Center) trouve que les études sur le xénon et le krypton, notamment à partir des météorites martiennes ou des toutes premières missions in situ n'étaient que très parcellaires. SAM a bord de Curiosity a pu analyser les deux gaz pour la première fois isotope par isotope (6 isotopes pour le krypton et 9 pour le xénon). Cette analyse a été effectuée par spectrométrie de masse statique, une méthode ancienne, mais une première sur le sol d'une autre planète...

Les chercheurs, qui publient leur étude dans Earth and Planetary Science Letters montrent que certains ratios d'isotopes se trouvent être différents de ce qui était attendu. Il existe un excès de xénon-124 et de xénon-126, ainsi que de krypton-80 et de krypton-82.
La seule explication possible est que des neutrons aient été transférés d'un noyau atomique à l'autre par le processus de spallation puis capture neutronique. Des noyaux de brome et de baryum peuvent avoir fourni des neutrons à l'intérieur des couches du sol martien par interaction directe (spallation) de rayons cosmiques énergétiques qui bombardent en permanence la surface de Mars, pour produire les isotopes observés en excès via des captures neutroniques.
Ensuite ces isotopes volatils peuvent avoir été rejetés vers l'atmosphère de la planète en s'échappant du régolite par des fissures générées par des impacts.
Il faut savoir que les abondances de xénon et de krypton sont très différentes entre les atmosphères de Mars et de la Terre, surtout concernant le xénon-129.

Ces nouvelles mesures vont permettre d'affiner encore mieux l'histoire de l'atmosphère de Mars, dont la reconstitution est sujette à de subtiles mesures à distances et in situ, ainsi qu'à des variabilités de modèles.

Source : 

In situ measurement of atmospheric krypton and xenon on Mars with Mars Science Laboratory
P.G. Conrad et al.
Earth and Planetary Science Letters Volume 454, 15 November 2016, Pages 1–9


Illustration :

Schéma des processus physiques à l'origine de la modification des abondances isotopiques du xénon et du krypton sur Mars ( NASA/GSFC/JPL-Caltech).