Le m

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Le méthane signe de vie sur Mars et Titan ?

• Le Justine

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• Le méthane dans latmosphère de Mars et Titan est
  constamment renouvelée.
• Provient-il de sources biologiques ou dune
  activité géologique inhabituelle ?

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Sommaire

• I / Quest 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 leau
• III / Le méthane sur Titan
• 1) Méthane en quelle quantité?
• 2) Sources et puits de méthanes
• 3) Du gaz dans leau
• 4) Vie sur Titan ?

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I/ Quest ce que le méthane ?

• 1) Formule Chimique
• Hydrocarbure de formule brute CH4.
• Famille des alcanes (hydrocarbures saturés)

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I/ Quest ce que le méthane ?

• 2) Le méthane sur Terre
• 95 des 1750 partir par milliard de volume ( ppb)
  quil représente dans latmosphère sont dorigine
  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.

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• 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 lorigine du méthane sur ces deux astre
  permettra de mieux comprendre la formation,
  lévolution et lhabitabilité des planète
  tellurique du système solaire.
• ( un peu sur planètes géantes )

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II / Le méthane sur Mars

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II / Le méthane sur Mars

• Mars
• - 4ème planète de notre système solaire
• Taille 6794 km de diamètre
• Masse 641,851021 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 gt
  climatique et géologique à ses débuts

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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 deau

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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.

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II / Le méthane sur Mars

• 2) Source et puits de méthane
• a) Débit de méthane nécessaire dêtre apporté
  (dépend du rythme délimination)
• gt60km de surface martienne UV dissocie méthane
• lt60km molécules eau cassées gt formation 0 et
  0H gt oxyde le méthane
• Durée de vie méthane C gaz / constante Néper e
  2.72
• 
  300 600 ans
• b) Source localisée
• 100aines années suffisent gt vent diffusion
  molécule repartissent Méthane de façon uniforme
  sur atmosphère. Or pas le cas, sources localisées
  ou piégé dans des puits régionaux

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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 lt1 de ce matériau gt grande
  partie oxydée gt Apport insignifiant NON
• Comètes 1 méthane, tombe sur Mars tous les 60
  millions années ? équivalent 1 tonne / an lt 1
  quantité requise gt Trop peu NON
• Comète heurtée récemment, relâchant quantité
  importante de méthane dans atmosphère ( 200m de
  diamètre ya 100 ans, 500m dia ya 2000 ans )
  suffisant pour 10 ppb moyen gt OR concentration
  uniformisée sur toute planète en qque mois gt NON

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II / Le méthane sur Mars

• Deux sources restantes Activité
  hydrogéochimique ou microbienne.
• Cheminées géothermales / fumeurs noirs
• - Terre gt dorsale, silicate ultramafique
  ( roche riche en Mg, Fe, olivine et pyroxène )
  réagissent avec eau gt Serpentinisation gt dégage
  chaleur, hydrogène, carbone, oxyde de carbone,
  méthane.
• Dans conditions haute T 350 400 C
• ou basse T
  30 90C
• - Mars gt concorde au niveau T basse

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II / Le méthane sur Mars

• 3/ Gaz dans leau
• Méthanogènes
• Terre méthanogène, micro organisme qui
  consomme hydrogène, dioxyde de carbone, monoxyde
  de carbone gt produit méthane.
• Mars hydrogène par Serpentinisation, ou
  diffusée dans le sol depuis latmosphère, oxyde
  de carbone contenu dans roche ou provient de
  atmosphère.

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II / Le méthane sur Mars

• Stockage du méthane
• sous forme dhydrates de méthane (ou
  clathrates de méthane ) gt glace renfermant
  molécules de méthane gt 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 gt
  constituent une habitat de choix pour microbes ou
  environnement favorisant production
  hydrogéochimique de méthane.

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II / Le méthane sur Mars

• Conclusion sur Mars
• Absence apparente de matière organique.
• Or météorites, comètes, poussière
  interplanétaire gt ont dû apporter depuis
  4.5milliard années de la matière organique.
• Mais, tourbillonnement et des tempêtes de
  poussière gt intense électricité statique gt peut
  déclencher réaction chimique de peroxyde
  dhydrogène à partir deau gt antiseptique
  puissant, stériliserait la surface et débarrasse
  des molécules organiques.

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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 1,34521023 kg
• Température -179C
• Caractéristiques seul satellite connu à
  posséder une atmosphère dense
• Pourquoi? Débats biologiques extraterrestres,
  dans passé condition nécessaire à formations
  précurseurs moléculaires de la vie..

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III / Le méthane sur Titan

• 1/ Méthane en quelle quantité?

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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 lépaisse atmosphère de Titan
  Dissociation du méthane par la lumière solaire, à
  lorigine des brumes dhydrocarbure qui absorbe
  les rayonnements solaires IR et réchauffe
  stratosphère.

( comme les smogs )
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III / Le méthane sur Titan

• Si méthane venait à sépuiser
• gt température chuterait
• gt azote se condenserait en gouttelettes
• gt effondrement de atmosphère
• gt brouillard se dissiperait
• gt pluie de méthane ( ayant sculpté la surface)
  cesseraient.
• gt lac et rivière hydrocarbure sassèche
• gt Satellite quelconque.

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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.
• gt OR cest une production in situ et non
  apportée extérieur car pas Xénon ni Krypton (gaz
  rares) dans atmosphère de Titan gt NON

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• Serpentinisation à basse température
• océan eau liquide 300-400km de profondeur
  gt ammoniac dissout empêchant de geler.
• Chaleur résiduelle de la formation de ce
  satellite chaleur désintégrations radioactives
  océan aurait pu sétendre jusquau noyau ! gt
  réaction roche eau gt libération hydrogène
  gazeux réagit avec carbone gt produit méthane.
• méthane produit stocké dans les clathrates gt
  libéré dans latmosphère épisodiquement ou lors
  dimpacts.

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III / Le méthane sur Titan

• Argon 40 preuve des désintégrations radioactives
  
• par désintégration radioactive du Potassium
  40 séquestré dans noyau gt t1/2 de K 1.3
  Milliards dannées
• Présence dargon dans atmosphère gt gaz lentement
  libéré depuis lintérieur du satellite
• cryovolcanisme (éruption de glace ammoniaqué).
  Surface jeune, pas cratère gt régénéré de
  lintérieur

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• Image optique et radar

gt Méthane sur Titan joue même rôle que eau sur
Terre. Cycle du méthane lac de méthane,
nuage de méthane, pluies de méthane gt système
méthanologique
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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)
• gt OR acétylène provient du méthane ..
  argument se mord la queue.
• De plus, grande quantité de méthane gt
  méthanogènes devraient travailler en surrégime gt
  appauvrirait réserves de nutriment
• DONC origine bio moins probable sur Titan que
  Mars. Reste habitable gt lumière apporte assez
  énergie pour azote et méthane se transforme en
  molécules prébiotiques.

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Conclusion

• Possibilité de vie sur Titan et Mars ..
• Vie produit méthane, mais méthane ne signifie pas
  forcément quil y a de la vie
• (comme sur Terre)
• Prochaine mission , sils ont jamais été
  habitables.

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Bibliographie
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FIN