DS10 - Défi des autres savoirs

Environnement Primitif de Mars – MARS-PRIME

L'Environnement Primitif de Mars

Les données spatiales suggèrent un Mars ancien plus chaud et plus humide, notamment avec la présence d’abondants minéraux argileux, mais l’environnement ancien reste mal connu.

Comprendre les processus d'altération sur une autre planète

Le rôle relatif de l’hydrothermalisme et de l’altération supergène est discuté depuis une décennie sans réponse claire. Les résultats du rover Curiosity et des météorites martiennes montrent également une croûte plus felsique qu’attendue ce qui renouvelle les conceptions préalables d'une croûte basaltique et questionnent le rôle de cette croûte sur les produits d’altération. Le rôle de l’oxydation rendu important par la présence abondante de fer est aussi une question majeure pour comprendre cet environnement ancien. Bien que de fortes oxydations aient été attribuées localement, on ne sait pas si les phyllosilicates auraient pu se former sous de telles conditions. Notre projet utilise une approche multi-disciplinaire pour connecter des domaines qui sont généralement déconnectés en sciences planétaires : à savoir les résultats de missions (orbitales ou insitu), l’analyse des météorites, et des analyses expérimentales en laboratoire.

Le développement de simulation expérimentale d’altération sera au cœur de ce projet, en utilisant diverses conditions environnementales et divers matériaux primaires de départ. En effet, il y a un manque de connaissances de l’altération sous les conditions typiquement martiennes, à savoir une atmosphère de CO2, des oxydants du type H2O2 ou perchlorates. L’analyse de la nouvelle météorite martienne bréchique, datée à 4.43 Gy, permettra d’étendre la connaissance de la croûte, de mieux définir le matériau de départ pour les expériences d’altération et permettra d'analyser des produits d'altération dans des conditions très primitives . Des analyses des données spatiales, in situ (rover Curiosity) et orbitales, compléteront ce projet en apportant des contraintes observationnelles sur les assemblages de minéraux d’altération, leur lien avec l’altération supergène ou hydrothermale, et les liens avec la croûte ancienne. Notre objectif principal sera d’apporter des contraintes plus précises sur les conditions d’altération qui ont formées les phyllosilicates sur Mars grâce à un projet collaboratif qui inclue des spécialistes de ces différents domaines en France.

-Les premiers résultats expérimentaux sur l'altération d'olivine montrent la formation de phyllosilicates sous atmosphère de CO2 contrôlée (Gaudin et al., 2018). Ces résultats contredisent l'idée générale que l'on ne peut former des sous atmosphère de CO2 que des carbonates et non des phyllosilicates.
- Une synthèse de l'analyse des minéraux primaires présents dans la météorite NWA7034 a été publiée (Hewins et al., 2017.
- L'analyse des données de minéralogie et chimie du river Curiosity montre une altération prononcée dans des sédiments lacustres contredisant les premiers résultats du rover montrant une altération limitée et en profondeur (Mangold et al., in rev.)

Pour aller plus loin, une quarantaine d’expérimentations ont été réalisées avec des matériaux plus diversifiés sous une atmosphère martienne simulée (CO2-en boîte à gants).

A. Gaudin , E. Dehouck, O. Grauby, N. Mangold (2018) Formation of clay minerals on Mars: insights from long-term experimental weathering of olivine, Icarus, doi.org/10.1016/j.icarus.2018.01.029

Rapin, W., B. Chauviré, T.S.J. Gabriel,

Les données spatiales suggèrent un Mars ancien plus chaud et plus humide, notamment avec la présence d’abondants minéraux argileux, mais l’environnement ancien restent mal connu. Le rôle relatif de l’hydrothermalisme et de l’altération supergène est discuté depuis une décennie sans réponse claire. Les résultats du rover Curiosity et des météorites martiennes montrent également une croûte plus felsique qu’attendue ce qui renouvelle les conceptions préalables d'une croûte basaltique et questionnent le rôle de cette croûte sur les produits d’altération. Le rôle de l’oxydation rendu important par la présence abondante de fer est aussi une question majeure pour comprendre cet environnement ancien. Bien que de fortes oxydations aient été attribuées localement, on ne sait pas si les phyllosilicates auraient pu se former sous de telles conditions. Notre projet utilise une approche multi-disciplinaire pour connecter des domaines qui sont généralement déconnectés en sciences planétaires : à savoir les résultats de missions (orbitales ou insitu), l’analyse des météorites, et des analyses expérimentales en laboratoire.

Le développement de simulation expérimentale d’altération sera au cœur de ce projet, en utilisant diverses conditions environnementales et divers matériaux primaires de départ. En effet, il y a un manque de connaissances de l’altération sous les conditions typiquement martiennes, à savoir une atmosphère de CO2, des oxydants du type H2O2 ou perchlorates. L’analyse de la nouvelle météorite martienne bréchique, datée à 4.43 Gy, permettra d’étendre la connaissance de la croûte, de mieux définir le matériau de départ pour les expériences d’altération et permettra d'analyser des produits d'altération dans des conditions très primitives . Des analyses des données spatiales, in situ et orbitales, compléteront ce projet en apportant des contraintes observationnelles sur les assemblages de minéraux d’altération, leur lien avec l’altération supergène ou hydrothermale, et les liens avec la croûte ancienne. Notre objectif principal sera de conclure définitivement sur la présence d’altération supergène dans le passé martien et d’apporter des contraintes plus précises sur les conditions d’altération qui ont formées les phyllosilicates sur Mars grâce à un projet collaboratif qui inclue des spécialistes de ces différents domaines en France.

Coordinateur du projet

Monsieur Nicolas Mangold (Laboratoire Planétologie et Géodynamique)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

MNHN-IMPMC Muséum national d'Histoire naturelle
IRAP-Toulouse Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie
CNRS DR12 - CEREGE Centre National de la Recherche Scientifique Délégation Provence et Corse - Centre Européen de Recherche et d'Enseignement en Geoscience de l'Environnement
LPG-Nantes Laboratoire Planétologie et Géodynamique

Aide de l'ANR 459 623 euros
Début et durée du projet scientifique : octobre 2016 - 48 Mois

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