Cinquante fois trop de soufre dans le sol martien, disent les sondes

L'instrument Omega de la sonde européenne Mars ExpressMars Express a révélé depuis l'orbite une abondance exceptionnelle de sulfates dans certaines régions de la Planète rouge, mais aussi et paradoxalement, l'absence de carbonates sédimentaires. Constitué de roche basaltiquebasaltique meuble renfermant de 5 à 50% de minérauxminéraux sulfatés magnésiens et ferrifères, le sol martien se différentie nettement de la surface terrestre où le carbonate domine.

Cette constatation suggère que les eaux, dont on sait aujourd'hui qu'elles ont abondamment coulé en surface, étaient fortement chargées en acide sulfurique (H₂SO₄). On soupçonne même, depuis peu, que de brefs écoulements liquides peuvent encore survenir à la surface du sol martien, constitués d'une saumuresaumure très riche en sulfate ferrique. Mais d'où viennent ces sulfates, et pourquoi une telle différence de composition entre deux planètes apparemment semblables ?

Un scénario complexe, mais vraisemblable

Fabrice Gaillard et Bruno Scaillet, de l'Institut des Sciences de la Terre d'Orléans (INSU, Université d'Orléans), tentent d'expliquer cette contradiction en appliquant les lois physico-chimiques qui déterminent le comportement des gaz dans le magmamagma terrestre.

Autrefois très actif, le volcanismevolcanisme martien s'est aujourd'hui complètement apaisé. Mais d'importants reliefs subsistent, comme le Mont Olympe, un ancien volcanvolcan qui culmine à 27 kilomètres de hauteur dans la région de Tharsis. Les analyses in situ des sondes corroborent l'examen des météorites martiennes découvertes sur Terre. Elles démontrent que les basaltesbasaltes martiens sont deux fois plus riches en fer que leurs équivalents terrestres. Mais elles indiquent aussi que les échantillons martiens contiennent presque 1% de soufresoufre (en poids), alors que les basaltes terrestres des rides médio-océaniquesrides médio-océaniques n'en contiennent que 0,1 à 0,15%.

Le Mont Olympe détaillé par Mars Express

Cela peut s'expliquer si l'on admet que les volcans martiens et terrestres ont émis des laveslaves et des gaz de composition très différente, ce qui implique aussi des différences chimiques importantes au niveau des enveloppes superficielles, c'est-à-dire de la sphère atmosphèreatmosphère-hydrosphèrehydrosphère, avec des conséquences importantes sur les conditions d'apparition éventuelle ou de maintien de la vie.

Mars et la Terre, un volcanisme très différent

Une autre différence pourrait provenir des conditions de dégazagedégazage au cours des temps géologiques. L'essentiel de ces émissionsémissions de gaz se sont produites sur Mars dans la région de Tharsis, directement émises dans l'atmosphère ténue de la planète et à une altitude vraisemblablement élevée. Sur Terre, les évents se situaient en majorité au fond des océans, sous une pressionpression de 100 à 500 fois supérieure à la pression atmosphériquepression atmosphérique au niveau du sol. Dans ces conditions, une grande partie des gaz magmatiques en général et du soufre en particulier est restée dissoute dans la lave.

Selon ce scénario, les chercheurs démontrent que le volcanisme martien a libéré des gaz 10 à 50 fois plus riches en soufre que son équivalent terrestre. Les gaz volcaniques martiens, en raison de la très faible densité du milieu, sont émis sous la forme S₂ et sulfite (SO₂), tandis que les basaltes des fonds océaniques dégagent la forme S₂ et hydrogène sulfuréhydrogène sulfuré (H₂S), dominée par le CO₂ et l'eau, en ne représentant plus que 1 à 5% du total en moyenne, ou même moins.

L'atmosphère martienne devait également être particulièrement riche en soufre durant cette période, sous les formes SO et SO₂, cette dernière contribuant à la forte acidification des eaux de surface. L'acide sulfurique véhiculé par cette eau a pu empêcher la précipitation des carbonates et la formation de calcairescalcaires sédimentaires, au contraire de ce qui s'est passé sur Terre.

L'effet de serre martien

Les auteurs suggèrent aussi que le SO₂, abondant dans l'atmosphère durant la période d'activité volcanique, aurait pu provoquer un effet de serreeffet de serre important en jouant un rôle similaire à celui du CO₂ sur Terre. Alors que les chercheurs pensaient précédemment que le CO₂ provenant des sources volcaniques n'était pas suffisant pour maintenir une température suffisante au maintien de l'eau sous forme liquideliquide, la nouvelle étude suggère que le SO₂ pouvait le remplacer dans ce rôle.