Vue de Mars en vraies couleurs. © ESA/MPS for Osiris Team
Sciences

Mars : la disparition de son champ magnétique et de son atmosphère expliquée par une nouvelle étude

ActualitéClassé sous :Espace , mars , champ magnétique

L'existence passée d'eau liquide à la surface de Mars, en partie due à la présence d'un champ magnétique, est aujourd'hui bien connue, mais les causes de la disparition de ce bouclier protecteur il y a environ 4 milliards d'années demeurent obscures. En recréant les conditions qui règnent dans le noyau martien, une équipe franco-japonaise de chercheurs suggère que c'est sa composition qui aurait, au fil du temps, entraîné l'arrêt des phénomènes convectifs à l'origine d'un champ magnétique.

Cela vous intéressera aussi

[EN VIDÉO] Vent solaire : la Terre protégée par son champ magnétique  Les tempêtes du Soleil projettent dans l'espace des particules très énergétiques que les astronautes peuvent voir lorsqu'ils ont les yeux fermés. Si elles ne nous atteignent pas, c'est parce que le champ magnétique de la Terre nous protège du vent solaire. Découvrez en vidéo comment fonctionne cet étonnant bouclier. 

Sur Terre, c'est un bouclier protecteur pour la vie : le champ magnétique nous protège de l'espace interplanétaire, notamment du vent solaire (flux de particules chargées) qui briserait la structure même de notre ADN et éroderait l'atmosphère. Sur Mars, on pense qu'il a par le passé joué un rôle prépondérant dans l'existence d'eau liquide à la surface, en permettant le maintien d'une atmosphère dense ; mais le champ magnétique martien n'a pas longtemps persisté, comme en témoignent certaines roches magnétisées gardant les traces des effets d'un champ magnétique passé.

Comment fonctionne un champ magnétique ?

L'origine du champ magnétique terrestre prend place dans son noyau, plus particulièrement dans sa partie liquide composée d'un alliage de fer et de nickel. Du fait du refroidissement progressif du noyau (provoquant peu à peu sa solidification), des mouvements de convection sont générés dans le noyau liquide, produisant ce qu'on appelle l'effet dynamo. Sur Mars, d'après diverses analyses gravitationnelles, on pense que le noyau est encore essentiellement liquide ; une équipe de chercheurs suggère que c'est sa composition qui y aurait entraîné l'arrêt prématuré des mouvements convectifs.  

Le noyau martien moins dense que celui de la Terre

En se basant sur des données sismiques relevées par l'atterrisseur InSight de la Nasa, ainsi que sur la composition de météorites martiennes, on peut estimer la composition interne de Mars. Ainsi, le noyau martien semble présenter une densité relativement faible, indiquant qu'il est probablement enrichi en soufre et en éléments légers, comme l'hydrogène, mélangés au fer liquide.

Pour simuler le comportement du noyau martien en laboratoire, les scientifiques se sont basés sur cette estimation : ils ont placé un échantillon d'un alliage de fer, de soufre et d'hydrogène entre deux diamants compressés (pour simuler les conditions de pression dans le noyau martien) et sous le rayonnement d'un laser infrarouge (pour simuler la température du noyau martien).

Un comportement étrange dans les entrailles de Mars…

En observant l'échantillon exposé aux conditions du noyau martien aux rayons X, les scientifiques ont pu observer les variations de sa structure et de sa composition. Et leurs observations ont révélé que l'alliage de fer, de soufre et d'hydrogène avait un comportement étrange : initialement homogène, l'échantillon s'est séparé en deux liquides distincts, l'un enrichi en soufre, le second enrichi en hydrogène. D'après les scientifiques, c'est cette séparation entre ces deux liquides qui aurait causé à la fois l'apparition d'un champ magnétique sur Mars, mais également sa disparition prématurée. 

Coupe de la structure interne de Mars, présentant le début et l'arrêt de la convection dans le manteau. © Yokoo et al., 2022

La phase de fer liquide enrichi en hydrogène, moins dense que la phase de fer liquide enrichi en soufre, serait progressivement montée au-dessus de cette dernière, causant au passage des mouvements convectifs. Ces courants, relativement similaires aux courants convectifs terrestres, auraient favorisé l'apparition d'un champ magnétique dans les premières phases de l'histoire de Mars, permettant la survie d'eau liquide à sa surface. Mais ces courants convectifs n'étaient pas voués à persister : une fois que les deux phases liquides ont été entièrement séparées, il n'y avait plus de moteur pour générer des mouvements dans le noyau. Le champ magnétique se serait alors dissipé, et l'atmosphère martienne aurait alors été exposée aux rayonnements solaires, il y a environ 4 milliards d'années.

Abonnez-vous à la lettre d'information La quotidienne : nos dernières actualités du jour. Toutes nos lettres d’information

!

Merci pour votre inscription.
Heureux de vous compter parmi nos lecteurs !