Romain
Les décharges électriques générées par les orages les plus violents pourraient être responsables de la décomposition des chlorures et de la génération de chlore gazeux et d’autres composés chimiques présents à la surface de la planète.
Une image d’une tempête de poussière capturée par Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA en novembre 2007 / Crédit : NASA)
Il semble que les tristement célèbres tempêtes de poussière sur Mars constituent un danger plus grave que prévu. Les plus intenses, qui se produisent chaque année pendant l’été dans l’hémisphère sud, peuvent couvrir des zones de taille continentale pendant des semaines, et une fois toutes les trois années martiennes (environ cinq ans et demi terrestres) deviennent assez grandes pour envelopper la planète entière pendant même deux mois. Certaines de ces tempêtes soulèvent tellement de poussière qu’elles sont visibles par les télescopes sur Terre et provoquent des réactions chimiques jusqu’ici mal comprises.
Une nouvelle étude publiée dans Geophysical Research Letters, la première à tenter de quantifier les produits chimiques produits lors des tempêtes de poussière martiennes, a montré que les réactions déclenchées par les décharges électriques générées par le frottement des particules de poussière peuvent induire la décomposition des chlorures et la génération de chlore gazeux et d’autres composés chimiques présents dans l’atmosphère et à la surface de la planète.
Cela indique que l’activité des poussières martiennes pourrait être responsable du cycle planétaire du chlore, expliquant les fortes concentrations d’acide chlorhydrique – l’un des réactifs chimiques les plus corrosifs et toxiques que nous connaissions – observées dans l’atmosphère martienne lors des saisons de tempêtes de 2018 et 2019, lorsque entre 1 et 10 cm d’épaisseur de poussière sont supposés avoir été soulevés par une tempête globale.
« Aucun autre processus que nous connaissons ne peut le faire, en particulier avec un rendement quantitativement élevé de libération de chlore », explique le scientifique planétaire Alian Wang de l’Université de Washington à St. Louis et auteur principal de l’étude. Selon Wang, les décharges électriques qui déclenchent de telles réactions ressemblent plus à de faibles éclairs diffus qu’à des éclairs ou à des éclairs soudains comme ceux que nous observons sur Terre. « Elles pourraient être un peu comme les aurores que nous observons dans nos régions polaires, où des électrons énergétiques entrent en collision avec des espèces atmosphériques diluées », poursuit l’expert, enseignant-chercheur à Earth & Planetary Sciences et membre du McDonnell Center for the Space Sciences.
Les décharges électriques générées par les tempêtes de poussière sur Mars
Flashy ou non, ces « fausses aurores » martiennes n’ont jamais été observées par aucun des atterrisseurs, rovers ou orbiteurs en mission vers Mars, probablement parce qu’elles sont obscurcies par l’épaisse couverture de poussière et non visibles depuis l’orbite. D’autre part, les missions de surface qui dépendent de l’énergie solaire ont été contraintes de suspendre leurs opérations en cas de violentes tempêtes (comme cela s’est produit lors de la récente saison des tempêtes pour le drone Ingenuity), bien qu’il ne soit pas exclu que les rovers Curiosity ou à propulsion nucléaire Perverance parvient à capturer le phénomène avant que leurs missions ne soient terminées. Alternativement, nous devrons attendre les futures missions habitées pour l’observation directe.
Pendant ce temps, la compréhension des effets chimiques dérivés de l’activité de la poussière s’est appuyée sur la modélisation du climat et des études expérimentales, y compris les recherches que Wang et ses collègues ont effectuées ces dernières années. Ceux-ci ont démontré que lorsque les décharges électrostatiques interagissent avec les sels de chlore dans un environnement riche en dioxyde de carbone (comme l’atmosphère martienne), du chlore gazeux est libéré et des perchlorates et des carbonates peuvent être générés. Pour quantifier ces substances, les chercheurs ont mené une série d’expériences à la chambre d’analyse et d’environnement planétaire de l’Université de Washington (PEACh), où l’équipe a soumis divers sels de chlorure à des décharges électriques dans des conditions semblables à celles de Mars.
Les résultats de ces expériences ont confirmé leurs hypothèses. « L’électrification par friction est un processus courant dans notre système solaire, les activités de la poussière martienne étant connues pour être une source puissante d’accumulation de charge électrique », a déclaré Wang. La faible atmosphère martienne facilite grandement la décomposition des champs électriques créés sous forme de décharges électrostatiques. En fait, c’est cent fois plus facile sur Mars que sur Terre. »
Les vitesses de réaction sont énormes, notent les chercheurs qui, au cours d’une expérience de simulation de décharge électrostatique de sept heures, ont observé qu’au moins une molécule de chlorure sur cent se décompose, libérant son atome de chlore dans l’atmosphère. « Il est important de noter que le chlore libéré dans un processus de décharge électrostatique de moyenne puissance et de courte durée est à un niveau de pourcentage », souligne l’équipe, notant également des taux de formation similaires, mais légèrement inférieurs, de carbonates et de perchlorates.
Ces retours ont amené Wang et son équipe à croire que les décharges électriques martiennes pourraient être liées à des concentrations extrêmement élevées de perchlorates et de carbonates dans le sol martien, ainsi qu’aux fortes concentrations d’acide chlorhydrique observées dans l’atmosphère martienne lors des tempêtes de poussière de 2018. et 2019. « Le taux élevé de libération de chlore des chlorures communs révélé par cette étude indique une voie prometteuse pour la conversion des chlorures de surface en phases gazeuses que nous voyons dans l’atmosphère », a déclaré le Dr Kevin Olsen du Département de physique et co- auteur de l’étude – . Cela confirme le fait que les activités de la poussière martienne peuvent entraîner un cycle mondial du chlore. »
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