C'est peut-être courant, mais le carbone pourrait avoir un impact énorme sur la formation et l'évolution de l'atmosphère d'une planète. Selon une nouvelle étude publiée dans les Actes de l'Académie nationale des sciences, si Mars avait abandonné sa majorité de l'approvisionnement en carbone sous forme de méthane, il aurait probablement été suffisamment tempéré pour provoquer la formation d'eau liquide. La façon dont le carbone captif s'échappe via le magma riche en fer nous offre des indices vitaux quant au rôle qu'il joue dans «les premières évolutions atmosphériques sur Mars et d'autres corps terrestres».
Alors que l'atmosphère d'une planète est sa couche externe, elle a ses débuts bien en dessous. Pendant la formation d’une planète, le manteau - une couche entre le cœur d’une planète et la croûte supérieure - s’accroche au carbone souterrain lorsqu’il fond pour créer du magma. Lorsque le magma visqueux remonte à la surface, la pression diminue et le carbone captif est libéré sous forme de gaz. Par exemple, le carbone captif de la Terre est encapsulé dans le magma sous forme de carbonate et son gaz libéré est le dioxyde de carbone. Comme nous le savons, le dioxyde de carbone est un «gaz à effet de serre» qui permet à notre planète d'absorber la chaleur du soleil. Cependant, le processus de libération du carbone captif sur d'autres planètes - et ses effets de serre ultérieurs - n'est pas bien compris.
«Nous savons que le carbone va du manteau solide au magma liquide, du liquide au gaz, puis sort», a déclaré Alberto Saal, professeur de sciences géologiques à Brown et l'un des auteurs de l'étude. "Nous voulons comprendre comment les différentes espèces de carbone qui se forment dans les conditions qui sont pertinentes pour la planète affectent le transfert."
Grâce à la nouvelle étude, qui comprenait également des chercheurs de la Northwestern University et de la Carnegie Institution de Washington, nous sommes en mesure d'examiner de plus près les processus de libération d'autres manteaux terrestres, tels que ceux trouvés sur la Lune, Mars et des corps similaires . Ici, le carbone captif dans le magma se forme sous forme de fer carbonyle - puis s'échappe sous forme de méthane et de monoxyde de carbone. Comme le dioxyde de carbone, ces deux gaz ont un énorme potentiel de serre.
L'équipe, avec Malcolm Rutherford de Brown, Steven Jacobsen de Northwestern et Erik Hauri de la Carnegie Institution, est parvenue à des conclusions importantes sur les débuts de l'histoire volcanique de Mars. S'il suivait la théorie du carbone captif, il aurait très bien pu libérer suffisamment de méthane pour garder la planète rouge au chaud et confortable. Cependant, cela ne s'est pas produit d'une manière "semblable à la Terre". Ici, notre manteau prend en charge une condition appelée «fugacité en oxygène» - le volume d'oxygène libre disponible pour réagir avec d'autres éléments. Bien que nous ayons un taux élevé, des corps comme le début de Mars et la Lune sont pauvres en comparaison.
Maintenant, la vraie partie scientifique entre en jeu. Afin de découvrir comment une plus faible fugacité en oxygène affecte le «transfert de carbone», les chercheurs ont expérimenté avec du basalte volcanique qui correspond étroitement à ceux situés à la fois sur Mars et sur la Lune. Grâce à diverses pressions, températures et fugacités en oxygène, la roche volcanique a été fondue et étudiée avec un spectromètre. Cela a permis aux scientifiques de déterminer la quantité de carbone absorbée et sa forme. Leurs découvertes? Aux faibles fugacités en oxygène, le carbone captif a pris la forme de fer carbonyle et à basse pression le fer carbonyle libéré sous forme de monoxyde de carbone et de méthane.
«Nous avons constaté que vous pouvez dissoudre dans le magma plus de carbone à une faible fugacité en oxygène que ce que l'on pensait auparavant», a déclaré Diane Wetzel, étudiante diplômée de Brown et auteur principal de l'étude. "Cela joue un grand rôle dans le dégazage des intérieurs planétaires et dans la façon dont cela affectera ensuite l'évolution des atmosphères dans différents corps planétaires."
Comme nous le savons, Mars a une histoire de volcanisme et des études comme celle-ci signifient que de grandes quantités de méthane ont dû être libérées par transfert de carbone. Cela aurait-il pu déclencher un effet de serre? C’est tout à fait possible. Après tout, le méthane dans une atmosphère précoce peut très bien avoir soutenu des conditions suffisamment chaudes pour avoir permis à l'eau liquide de se former à la surface.
Peut-être même assez pour mettre en commun…
Source de l'histoire originale: Communiqué de presse de l'Université Brown.
