Le méthane signe de vie sur Mars et Titan ?

1. Le Justine Le méthane signe de vie sur Mars et Titan ?

2. Le méthane dans l’atmosphère de Mars et Titan est constamment renouvelée. Provient-il de sources biologiques ou d’une activité géologique inhabituelle ?

3. 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 ?

4. I/ Qu’est ce que le méthane ? • 1) Formule Chimique • Hydrocarbure de formule brute CH4. • Famille des alcanes (hydrocarbures saturés)

5. 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.

6. 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 )

7. II / Le méthane sur Mars

8. 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

9. 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

10. II / Le méthane sur Mars • CFHT (télescope franco italien) mesure moyenne planétaire de 10 ppbde volume de méthane. • Densité atmosphérique 150 fois plus faible, concentration méthane dans atmosphère est 25 000 moindre que la terre.

11. II / Le méthane sur Mars 2) 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 piégédans des puits régionaux

12. 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

13. 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

14. 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.

15. 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.

16. 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.

18. 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..

19. III / Le méthane sur Titan • 1/ Méthane en quelle quantité?

20. 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 )

21. 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.

22. 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

23. 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.

24. 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

25. 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

26. III / Le méthane sur Titan c) 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.

28. 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.

29. Bibliographie

30. FIN