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.
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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 ADNADN et éroderait l'atmosphèreatmosphère. 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 terrestrechamp 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 solidificationsolidification), des mouvementsmouvements de convection sont générés dans le noyau liquide, produisant ce qu'on appelle l'effet dynamoeffet 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 convectifsmouvements 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 NasaNasa, ainsi que sur la composition de météoritesmétéorites 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 soufresoufre et en éléments légers, comme l'hydrogènehydrogène, 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 diamantsdiamants compressés (pour simuler les conditions de pressionpression dans le noyau martien) et sous le rayonnement d'un laserlaser infrarougeinfrarouge (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 Xrayons 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 séparationséparation entre ces deux liquides qui aurait causé à la fois l'apparition d'un champ magnétique sur Mars, mais également sa disparition prématurée.
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.
