Le Justine

Le méthane dans l’atmosphère de Mars et Titan est constamment

renouvelée.Provient-il de sources biologiques ou

d’une activité géologique inhabituelle ?

Sommaire I / Qu’est ce que le méthane ? 1) Définition 2) Origine 3) Le méthane sur Terre

II / Le méthane sur Mars 1) Méthane en quelle quantité? 2) Sources et puits de méthanes 3) Du gaz dans l’eau

III / Le méthane sur Titan 1) Méthane en quelle quantité? 2) Sources et puits de méthanes 3) Du gaz dans l’eau 4) Vie sur Titan ?

I/ Qu’est ce que le méthane ?

- 1) Formule Chimique

- Hydrocarbure de formule brute CH4.

- Famille des alcanes (hydrocarbures saturés)

I/ Qu’est ce que le méthane ?2) Le méthane sur Terre

- 95% des 1750 partir par milliard de volume ( ppb) qu’il représente dans l’atmosphère sont d’origine biologique.

- Produit par des organismes vivants : bétail (1/5eme), produit par système digestif des herbivores, termites, rizières, marécage, photosynthèse, volcans ( 0.2%), méthane issus du « passé »

3) Rôles, conséquences

- Principalement utilisé comme combustible ainsi que comme liquide réfrigérant. Il est également reconnu comme étant un des principaux gaz à effet de serre.

Absorbe une partie du rayonnement infrarouge émis par la Terre, et l'empêche ainsi de s'échapper vers l'espace. Ce phénomène contribue au réchauffement de la Terre.

Ce gaz associé à la chimie du vivant a

été découvert sur 2 corps célestes. - Quantité limitée significative sur Mars

et qui baigne Titan.- Source peut être biologique ou

géologique, élucider l’origine du méthane sur ces deux astre

permettra de mieux comprendre la formation, l’évolution et l’habitabilité

des planète tellurique du système solaire.

- ( un peu sur planètes géantes )

II / Le méthane sur Mars

II / Le méthane sur Mars

Mars

- 4ème planète de notre système solaire- Taille : 6794 km de diamètre- Masse : 641,85×10^21 kg - Orbite : rayon de 228 millions de km ,vitesse

proche de 87 000 km/h. Elliptique accentué- La température oscille entre -120 °C et 25 °C

en surface.- Structure : atmosphère constitué de dioxyde de

carbone et d'oxygène. Noyau ferreux et soufre solide, ce qui expliquerait l'absence de champ magnétique martien.

- Pourquoi Mars ? : Ressemble à la Terre => climatique et géologique à ses débuts

II / Le méthane sur Mars 1) Méthane en quelle quantité ?

Découvert en 2003, spectrographe sur IRTF ( télescope IR de Nasa) détecte 250 ppb en volume de méthane et variable selon les régions.

Sonde Mars express détecte concentration plus faible 0 à 35 ppb.

Mars Express:- Capteur de particule- Caméra 3D- Spectromètre IR- Système radio- Détecteur de présence d’eau

II / Le méthane sur Mars

CFHT (télescope franco italien) mesure moyenne planétaire de 10 ppb de volume de méthane.

Densité atmosphérique 150 fois plus faible, concentration méthane dans atmosphère est 25 000 moindre que la terre.

II / Le méthane sur Mars2) Source et puits de méthane

a) Débit de méthane nécessaire d’être apporté (dépend du rythme d’élimination)

- >60km de surface martienne : UV dissocie méthane- <60km : molécules eau cassées => formation 0 et 0H

=> oxyde le méthane- Durée de vie méthane : C gaz / constante Néper e 2.72 = 300 – 600 ans b) Source localisée

- 100aines années suffisent => vent + diffusion molécule repartissent Méthane de façon uniforme sur atmosphère. Or pas le cas, sources localisées ou piégé dans des puits régionaux

II / Le méthane sur Mars

c) Scénario plausible pour formation du méthane ?

Dégazage volcan ? : volcan martien éteins depuis 100aines millions années + absence de dioxyde de souffre ( libéré dans atmo lors éruption) : NON

Apport extra-planétaires ? : 2000 tonnes poussière météoritique tombe sur mars / an. Carbone représente <1% de ce matériau => grande partie oxydée => Apport insignifiant : NON

Comètes : 1% méthane, tombe sur Mars tous les 60 millions années équivalent 1 tonne / an < 1% quantité requise => Trop peu : NON

Comète heurtée récemment, relâchant quantité importante de méthane dans atmosphère : ( 200m de diamètre y’a 100 ans, 500m dia y’a 2000 ans ) suffisant pour 10 ppb moyen => OR concentration uniformisée sur toute planète en qque mois => NON

II / Le méthane sur Mars

Deux sources restantes : Activité hydrogéochimique ou microbienne.

Cheminées géothermales / fumeurs noirs

- Terre => dorsale, silicate ultramafique ( roche riche en Mg, Fe, olivine et pyroxène ) réagissent avec eau => Serpentinisation => dégage chaleur, hydrogène, carbone, oxyde de carbone, méthane.

Dans conditions : haute T = 350 – 400 ° C

ou basse T = 30 – 90°C

- Mars => concorde au niveau T basse

II / Le méthane sur Mars

3/ Gaz dans l’eau

Méthanogènes :

Terre : méthanogène, micro organisme qui consomme hydrogène, dioxyde de carbone, monoxyde de carbone => produit méthane.

Mars : hydrogène par Serpentinisation, ou diffusée dans le sol depuis l’atmosphère, oxyde de carbone contenu dans roche ou provient de atmosphère.

II / Le méthane sur Mars

Stockage du méthane :

sous forme d’hydrates de méthane (ou clathrates de méthane ) => glace renfermant molécules de méthane => libérée progressivement dans atmosphère lors fissures, ou dégazage brutaux. ( ignore avec quelle efficacité libère le méthane)

Aquifère est une couche de terrain ou une roche, suffisamment poreuse (qui peut stocker de l'eau) et perméable (où l'eau circule librement), pour contenir une nappe d'eau souterraine => constituent une habitat de choix pour microbes ou environnement favorisant production hydrogéochimique de méthane.

II / Le méthane sur Mars

Conclusion sur Mars:

Absence apparente de matière organique.

Or météorites, comètes, poussière interplanétaire => ont dû apporter depuis 4.5milliard années de la matière organique.

Mais, tourbillonnement et des tempêtes de poussière => intense électricité statique => peut déclencher réaction chimique de peroxyde d’hydrogène à partir d’eau => antiseptique puissant, stériliserait la surface et débarrasse des molécules organiques.

II / Le méthane sur Titan

Titan - Titan est le plus grand satellite de Saturne. Le

2eme plus grand satellite du système solaire, après Ganymède

- Taille : 5 150 km- Masse : 1,3452×1023 kg- Température : -179°C- Caractéristiques : seul satellite connu à

posséder une atmosphère dense- Pourquoi? Débats biologiques extraterrestres,

dans passé : condition nécessaire à formations précurseurs moléculaires de la vie..

III / Le méthane sur Titan

1/ Méthane en quelle quantité?

III / Le méthane sur Titan

1944, présence méthane établie.

Atmosphère azote + méthane : Pression 1.5 x P atmosphère terrestre (Pt : 1013,25 hectopascals vs 5 pour mars)

Azote : Composant clé des molécules biologiques

( comme acide nucléique ou aminés)

Maintien l’épaisse atmosphère de Titan: Dissociation du méthane par la lumière solaire, à l’origine des brumes d’hydrocarbure qui absorbe les rayonnements solaires IR et réchauffe stratosphère.

( comme les smogs )

III / Le méthane sur Titan

Si méthane venait à s’épuiser : => température chuterait => azote se condenserait en gouttelettes => effondrement de atmosphère => brouillard se dissiperait => pluie de méthane ( ayant sculpté la

surface) cesseraient. => lac et rivière hydrocarbure s’assèche => Satellite quelconque.

III / Le méthane sur Titan

2/ Source et Puits de méthane

Sous nébuleuse (nuage de gaz ou disque d'accrétion riche en méthane) qui a donné naissance à Saturne et donc peut être à Titan par agrégations.

=> OR c’est une production in situ et non apportée extérieur car pas Xénon ni Krypton (gaz rares) dans atmosphère de Titan => NON

Serpentinisation à basse température :

océan eau liquide 300-400km de profondeur => ammoniac dissout empêchant de geler.

Chaleur résiduelle de la formation de ce satellite + chaleur désintégrations radioactives = océan aurait pu s’étendre jusqu’au noyau ! => réaction roche + eau => libération hydrogène gazeux réagit avec carbone => produit méthane.

méthane produit stocké dans les clathrates => libéré dans l’atmosphère épisodiquement ou lors d’impacts.

III / Le méthane sur Titan

Argon 40 preuve des désintégrations radioactives:

par désintégration radioactive du Potassium 40 séquestré dans noyau => t1/2 de K+ = 1.3 Milliards d’années

Présence d’argon dans atmosphère => gaz lentement libéré depuis l’intérieur du satellite

cryovolcanisme (éruption de glace ammoniaqué). Surface jeune, pas cratère => régénéré de l’intérieur

Image optique et radar

=> Méthane sur Titan joue même rôle que eau sur Terre. Cycle du méthane: lac de méthane, nuage de méthane, pluies de méthane => système méthanologique

III / Le méthane sur Titanc) Une vie sur titan ?

Méthanogènes sur Titan, acétylène et hydrogène pourraient servir de nutriments même à -179°. ( =/= terre, hydrocarbure liquide remplace eau sur Terre)

=> OR acétylène provient du méthane .. argument se mord la queue.

De plus, grande quantité de méthane => méthanogènes devraient travailler en surrégime => appauvrirait réserves de nutriment

- DONC origine bio moins probable sur Titan que Mars. Reste habitable => lumière apporte assez énergie pour azote et méthane se transforme en molécules prébiotiques.

Conclusion

Possibilité de vie sur Titan et Mars .. Vie produit méthane, mais méthane

ne signifie pas forcément qu’il y a de la vie

(comme sur Terre) Prochaine mission , s’ils ont jamais

été habitables.

Bibliographie