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Les exoplanètes rocheuses sont plus diversifiées et exotiques qu’on ne le pensait auparavant

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La plupart des exoplanètes rocheuses ont une composition et une minéralogie particulières, selon une analyse de la composition chimique des naines blanches dites « polluées » dans le voisinage solaire.

Putirka & Xu fournissent les premières estimations des types de roches sur les exoplanètes qui orbitent autrefois des naines blanches polluées – des étoiles dont la composition atmosphérique enregistre l’éruption de corps planétaires précédemment en orbite. Source de l’image : NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/M. Zamani et M. Kosari, NOIRLab de la NSF.

Les naines blanches sont des étoiles qui ont quitté la séquence principale après avoir épuisé tout leur carburant ; Les étoiles se dilatent d’abord pour former des géantes rouges, puis se rétrécissent à une taille à peu près la taille de la Terre.

Les planètes en orbite autour de ces étoiles peuvent se désintégrer en raison de la forte attraction gravitationnelle de leur hôte, les débris résultants tombant dans l’atmosphère stellaire.

Ces naines blanches contaminées agissent comme un « spectromètre de masse cosmique » qui fournit des analyses quasi directes des compositions des exoplanètes.

Les sources de pollution peuvent être constituées de planètes entières ou de parties brisées de planètes telles que la principale ceinture d’astéroïdes du système solaire.

En recherchant des éléments qui ne se trouvent pas naturellement dans l’atmosphère de la naine blanche (autre que l’hydrogène et l’hélium), les astronomes peuvent apprendre de quoi sont faits ces corps rocheux.

Dans la nouvelle étude, les géologues de l’Université d’État de Californie, le professeur Keith Buterka et le Dr Sei Xu de l’observatoire Gemini et du laboratoire NOIR de la NSF, ont examiné 23 naines blanches contaminées, toutes situées à moins de 650 années-lumière du soleil, où le calcium, le silicium, le magnésium et le fer étaient précisément En utilisant l’observatoire WM Keck à Hawaï, le télescope spatial NASA/ESA Hubble et d’autres observatoires.

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Ensuite, les astronomes ont utilisé des quantités mesurées de ces éléments pour reconstruire les minéraux et les roches qu’ils pourraient former.

Ils ont découvert que ces naines blanches ont une gamme de compositions beaucoup plus large que n’importe laquelle des planètes intérieures de notre système solaire, ce qui indique que leurs planètes ont une variété de types de roches.

En fait, certaines des compositions sont si inhabituelles que les auteurs ont dû créer de nouveaux noms, tels que le quartz pyroxénite et les dunites périclasiques, pour classer les nouveaux types de roches qui devaient exister sur ces planètes.

« Alors que certaines exoplanètes en orbite autour de naines blanches polluées ressemblent à la Terre, la plupart ont des types de roches qui sont étrangères à notre système solaire », a déclaré le Dr Shaw.

Le professeur Buterka a ajouté : « Certains des types de roches que nous voyons dans les données des naines blanches dissoudront plus d’eau que les roches sur Terre et pourraient affecter le développement des océans. »

« Certains types de roches peuvent fondre à des températures beaucoup plus basses et produire une croûte plus épaisse que la roche terrestre, et certains types de roches peuvent être plus faibles, ce qui peut faciliter l’évolution de la tectonique des plaques. »

« Des études antérieures sur des naines blanches contaminées ont trouvé des éléments provenant de corps rocheux, notamment du calcium, de l’aluminium et du lithium. »

« Cependant, ce sont des éléments mineurs (qui constituent généralement une petite partie de la roche terrestre) et les mesures des éléments majeurs (qui constituent une grande partie de la roche terrestre), en particulier le silicium, sont nécessaires pour savoir quels types de roches existent réellement sur ces planètes. »

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« De plus, les niveaux élevés de magnésium et les faibles niveaux de silicium mesurés dans l’atmosphère des naines blanches suggèrent que les débris rocheux détectés pourraient provenir des parties internes des planètes – du manteau plutôt que de leur croûte. »

Certaines études antérieures sur des naines blanches contaminées ont signalé des signes de croûte continentale sur des planètes rocheuses qui tournaient autrefois autour de ces étoiles, mais l’équipe n’a trouvé aucune preuve de roches crustales.

Cependant, les observations n’excluent pas complètement que les planètes aient une croûte continentale ou d’autres types de croûte.

« Nous pensons que si des roches crustales étaient présentes, nous ne serions pas en mesure de les voir, probablement parce qu’elles se produisent à une très petite fraction par rapport à la masse d’autres composants planétaires, tels que le noyau et le manteau, qui doivent être mesurés « , a déclaré le professeur Buterka.

Les les résultats Il a été publié cette semaine dans le magazine Communication Nature.

_____

NS. Buterka et S. Zoo. 2021. Des naines blanches contaminées révèlent d’étranges types de roches du manteau sur les planètes extérieures de notre voisinage solaire. nat commun 12, 6168; doi: 10.1038/s41467-021-26403-8

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Le PREFIRE CubeSat de la NASA a été lancé pour percer les secrets polaires de la Terre

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Le PREFIRE CubeSat de la NASA a été lancé pour percer les secrets polaires de la Terre

La mission PREFIRE de la NASA, qui utilise deux CubeSats, vise à mesurer les émissions de chaleur de la Terre provenant des pôles pour améliorer les prévisions climatiques en analysant le budget énergétique de la Terre et son impact sur la glace, la mer et les changements météorologiques. Le premier CubeSat de la mission a été lancé depuis la Nouvelle-Zélande à l’aide d’une fusée Rocket Lab Electron. Crédit : Rocket Lab

NASALa mission PREFIRE de CubeSats est utilisée pour suivre les émissions de chaleur des pôles terrestres, améliorant ainsi les prévisions de la perte de glace de mer et les impacts du changement climatique.

La première paire de satellites climatiques de la NASA, conçus pour étudier la quantité de chaleur que l’Arctique et l’Antarctique rayonnent dans l’espace, sont en orbite après avoir décollé du sommet de la fusée Electron de Rocket Lab depuis le complexe de lancement 1 de la société à Mahia, en Nouvelle-Zélande, à 19 h 41 (heure locale). Nouvelle-Zélande (3h41). EDT) le samedi 25 mai.

Préférence pour l’aperçu des tâches

La mission PREFIRE (Polar Radiant Energy in the Far Infrared Experiment) de la NASA se compose de deux cubesats de la taille d’une boîte à chaussures, ou CubeSats, qui mesureront la quantité de chaleur que la Terre rayonne dans l’espace depuis deux des régions les plus froides et les plus reculées de la planète. Les données de la mission PREFIRE aideront les chercheurs à mieux prédire l’évolution de la glace, des mers et des conditions météorologiques sur Terre dans un monde qui se réchauffe.

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« La mission innovante PREFIRE de la NASA comblera une lacune dans notre compréhension du système terrestre en fournissant à nos scientifiques une image détaillée de la façon dont les régions polaires de la Terre influencent la quantité d’énergie que notre planète absorbe et libère », a déclaré Karen St. Germain, administratrice des sciences de la Terre à la NASA. . Division à Washington. « Cela améliorera les prévisions sur la perte de glace de mer, la fonte des calottes glaciaires et l’élévation du niveau de la mer, créant ainsi une meilleure compréhension de la façon dont notre système planétaire évoluera dans les années à venir – des informations importantes pour les agriculteurs qui suivent les changements de temps et d’eau, les flottes de pêche opérant dans les mers en mutation et les communautés côtières. » Renforcer la résilience.


Cette vidéo donne un aperçu de la mission PREFIRE, qui vise à améliorer les prévisions du changement climatique mondial en élargissant la compréhension des scientifiques sur la chaleur émanant de la Terre dans les régions polaires. Crédit : NASA/Laboratoire de propulsion à réaction-Institut de technologie de Californie

Communication de la mission et des objectifs

Les contrôleurs au sol ont réussi à établir les communications avec le CubeSat à 8 h 48 HNE. Le deuxième PREFIRE CubeSat décollera sur sa fusée E depuis le Launch Complex 1 dans les prochains jours. Après une période d’inspection de 30 jours pendant laquelle ingénieurs et scientifiques s’assurent que les deux CubeSats fonctionnent normalement, la mission devrait fonctionner pendant 10 mois.

Le bilan énergétique de la Terre, l’équilibre entre l’énergie thermique entrante du Soleil et la chaleur sortante émanant de la planète, est au cœur de la mission de PREFIRE. La différence entre les deux détermine la température et le climat de la planète. Une grande partie de la chaleur de l’Arctique et de l’Antarctique est émise sous forme de rayonnement infrarouge lointain, mais il n’existe actuellement aucune mesure détaillée de ce type d’énergie.

Lancement Prefire de la NASA

La fusée Electron de Rocket Lab a décollé du complexe de lancement 1 à Mahia, en Nouvelle-Zélande, à 19 h 41 NZT le 25 mai 2024 (3 h 41 HAE), transportant un petit satellite pour le projet PREFIRE (Polar Radiant Energy in Rays Experiment) de la NASA. . une tâche. Crédit : Rocket Lab

L’effet des facteurs environnementaux sur le rayonnement thermique

La teneur en vapeur d’eau de l’atmosphère, ainsi que la présence, la structure et la composition des nuages, affectent la quantité de rayonnement infrarouge lointain qui s’échappe dans l’espace depuis les pôles terrestres. Les données collectées par PREFIRE fourniront aux chercheurs des informations sur l’endroit et le moment où l’énergie infrarouge lointaine provenant des environnements arctique et antarctique est rayonnée dans l’espace.

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« Les CubeSats PREFIRE sont peut-être petits, mais ils combleront une lacune majeure dans nos connaissances sur le budget énergétique de la Terre », a déclaré Lori Lishin, directrice du Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud. « Leurs observations nous aideront à comprendre les bases du bilan thermique de la Terre, nous permettant ainsi de mieux prédire l’évolution des glaces, des mers et des conditions météorologiques face au réchauffement climatique. »

Progrès et objectifs technologiques

Chacun des CubeSats de la mission transporte un instrument appelé spectromètre infrarouge thermique, qui utilise des miroirs et des capteurs de forme spéciale pour mesurer les longueurs d’onde infrarouges. La miniaturisation des outils adaptés aux CubeSats impliquait de réduire la taille de certaines pièces tout en augmentant la taille d’autres composants.

« Notre planète évolue rapidement, et dans des endroits comme l’Arctique, d’une manière que les humains n’ont jamais connue auparavant », a déclaré Tristan Lecuyer, chercheur principal de PREFIRE, Université du Wisconsin, Madison. « L’instrument PREFIRE de la NASA nous fournira de nouvelles mesures des longueurs d’onde de l’infrarouge lointain émanant des pôles terrestres, que nous pourrons utiliser pour améliorer les modèles climatiques et météorologiques et aider les populations du monde entier à faire face aux conséquences du changement climatique. »

Efforts de collaboration

Le programme de services de lancement de la NASA, dont le siège est au Kennedy Space Center de l’agence en Floride, en partenariat avec le programme scientifique Pathfinder Earth System Science de la NASA, fournit un service de lancement dans le cadre du contrat de services de lancement dédiés et de partage de vols (VADR) de l’agence.

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La mission PREFIRE a été développée conjointement par la NASA et l’Université du Wisconsin-Madison. Le JPL de la NASA gère la mission pour le compte de la Direction des missions scientifiques de l’agence et fournit des instruments spectrométriques. Blue Canyon Technologies a construit les CubeSats et l’Université du Wisconsin-Madison traitera les données collectées par les instruments. Le fournisseur de services de lancement est Rocket Lab USA Inc. Basé à Long Beach, en Californie.

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Les astronomes ont enfin découvert pourquoi WASP-107 b est gazeux, gonflé et gonflé

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Les astronomes ont enfin découvert pourquoi WASP-107 b est gazeux, gonflé et gonflé

Deux célèbres télescopes spatiaux ont permis de comprendre pourquoi une planète résidant autour d’une autre étoile peut être « gonflée ».

Cette exoplanète, baptisée WASP-107 b, est géante et remplie de gaz. Mais c’est étrange. Selon Selon l’annonce de la NASA lundi, cet objet fait 80 % de la taille de Jupiter, mais moins de 10 % de sa masse.

Grâce au télescope spatial James Webb (JWST) et au télescope spatial Hubble, les astronomes ont pu étudier le corps gonflé de l’exoplanète d’une nouvelle manière.

Pourquoi si gonflé ?

Les astronomes peuvent en apprendre beaucoup sur la composition des exoplanètes sans avoir à s’y rendre en personne. Les scientifiques utilisent une technique spéciale appelée spectroscopie pour analyser la lumière émise par la surface de ces exoplanètes. « Différents matériaux émettent et réagissent à différentes longueurs d’onde (couleurs) de lumière de différentes manières. » Il explique Fonctionnaires du JWST. Ils interprètent ensuite leurs compositions à partir de ces données. Le télescope spatial James Webb et Hubble transportent des instruments pour ce faire.

L’analyse spectroscopique a révélé que WASP 107-b contient très peu de méthane dans son atmosphère. Cela indique aux astronomes que l’exoplanète est chaude. Le méthane est instable à haute température.

Cela semble contredire une autre caractéristique de ce monde. Bien qu’il orbite autour de son étoile à une distance très proche, décrite dans un communiqué de la NASA comme « un septième de la distance entre Mercure et le Soleil », il en reçoit très peu de chaleur. L’étoile est Frais et petit.

La deuxième grande découverte est que son noyau est plus gros que prévu. Les éléments plus lourds se séparent des éléments plus légers, donc connaître leur rapport dans WASP-107 b révèle des indices sur la masse de l’exoplanète et la taille de son noyau.

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De nouveaux détails sur son noyau signifient qu’il ressemble beaucoup à Neptune, offrant ainsi aux astronomes une contrepartie similaire pour mieux comprendre, entre autres choses, comment il apparaît.

La chaleur provoque la dilatation de la matière, tandis que le froid provoque sa contraction. La chaleur soudaine de l’exoplanète est à l’origine de l’inflation. Au lieu de capter la chaleur du rayonnement de l’étoile, les astronomes soupçonnent que la comète est l’orbite elliptique de l’exoplanète. Parfois, elle est plus proche de son étoile mère, et parfois plus éloignée. « À mesure que la distance entre l’étoile et la planète change continuellement au cours d’une période de 5,7 jours, l’attraction gravitationnelle change également, provoquant l’expansion et le réchauffement de la planète », selon la NASA.

Aujourd’hui, l’une des exoplanètes les moins massives connues, située à 210 années-lumière de la Terre dans la constellation de la Vierge, est devenue moins mystérieuse grâce à l’innovation télescopique.

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Les échantillons atmosphériques martiens peuvent-ils nous en apprendre davantage sur la planète rouge que les échantillons de surface ?

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Les échantillons atmosphériques martiens peuvent-ils nous en apprendre davantage sur la planète rouge que les échantillons de surface ?

La NASA travaille activement au retour d’échantillons de surface de Mars dans les prochaines années, ce qui, espère-t-elle, nous aidera à mieux comprendre si une vie ancienne existait à la surface de la planète rouge il y a des milliards d’années. Mais qu’en est-il des échantillons atmosphériques ? Pourraient-ils fournir aux scientifiques de meilleures informations sur l’histoire de Mars ? C’est ce qu’un Étude récente Introduction dans 55oui Conférence sur les sciences lunaires et planétaires Envisagez de vous lancer dans cette aventure alors qu’une équipe de chercheurs internationaux a étudié l’importance de rapporter des échantillons atmosphériques de Mars et comment ces échantillons pourraient nous renseigner sur la formation et l’évolution de la planète rouge.

ici, L’univers aujourd’hui Cette recherche est discutée avec l’auteur principal de l’étude, Dr Edward Youngprofesseur au Département des sciences de la Terre, des planètes et de l’espace à l’UCLA et co-auteur de l’étude, Dr Timothy Swindell, professeur émérite au Laboratoire Lunaire et Planétaire de l’Université d’Arizona, concernant la motivation derrière l’étude, la manière dont les échantillons atmosphériques seront obtenus, les missions en cours ou proposées, les études de suivi et s’ils croient que la vie a déjà existé sur le Rouge. Planète. Alors, quelle est la motivation pour étudier ?

dit le Dr Young L’univers aujourd’hui« Nous en apprenons beaucoup sur l’origine d’une planète grâce à son atmosphère ainsi qu’à ses roches. En particulier, les rapports isotopiques de certains éléments peuvent contraindre les processus qui conduisent à la formation des planètes.

Crédit : Agence spatiale européenne

« Il existe essentiellement deux types de motivation », poursuit le Dr Swindle. « La première est que nous prévoyons d’apporter tous ces échantillons de roches, et nous souhaiterions savoir comment ils interagissent avec l’atmosphère, mais nous ne pouvons pas. Nous savons cela sans connaître la composition de l’atmosphère en détail. Nous avons donc besoin d’un échantillon de l’atmosphère pour savoir avec quoi les roches échangeaient des éléments et des isotopes, mais nous voulons également obtenir un échantillon de l’atmosphère martienne pour répondre. Quelques questions fondamentales sur les processus qui se sont produits ou se produisent sur Mars. Par exemple, les météorites martiennes contiennent des gaz rares piégés dans l’atmosphère. Les composants atmosphériques, tels que le krypton et le xénon, semblent être au moins deux composants « atmosphériques » différents dans ces météorites.

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Pour l’étude, les chercheurs ont proposé plusieurs avantages pour le retour d’un échantillon de l’atmosphère martienne sur Terre, notamment la présence d’échantillons atmosphériques dans les tubes à échantillons du vaisseau spatial Perseverance de la NASA (PERSIE), l’obtention d’un aperçu d’un voisin solaire potentiel à l’intérieur de Mars et l’évolution tendances des compositions. Atmosphère, cycle de l’azote et sources de méthane sur Mars. Pour l’échantillon d’air de Percy, également connu sous le nom Echantillon n°1 « Rubion »L’étude indique comment cet échantillon a été obtenu après que Percy ait tenté de collecter un échantillon de substrat rocheux, mais a fini par collecter des gaz atmosphériques. De plus, l’étude suggère qu’il n’y aura aucune fuite que le tube d’échantillon rencontrera en attendant son retour sur Terre, et que les gaz à l’intérieur de l’échantillon sont également idéaux pour l’analyse une fois qu’il reviendra sur Terre. Mais en dehors de l’échantillon de Percy, comment obtenir un échantillon de l’atmosphère martienne ?

« Au moins deux autres idées ont été proposées pour collecter un échantillon de l’atmosphère martienne », explique le Dr Swindle. L’univers aujourd’hui. « L’une consiste à lancer un vaisseau spatial à travers l’atmosphère martienne, à collecter un échantillon lors de son passage, puis à le renvoyer sur Terre. L’autre consiste à disposer d’un « bidon » de retour d’échantillon (il n’est pas nécessaire qu’il soit plus gros que le Perseverance). tube) qui contient des valves et un compresseur d’air (martien).  » Vous pouvez l’atterrir sur la surface de Mars, ouvrir la valve de l’atmosphère, allumer le compresseur et obtenir un échantillon contenant l’atmosphère martienne des centaines ou des milliers de fois plus grande que l’atmosphère martienne. le volume a été scellé sans compression, comme Perseverance l’a fait, et nous espérons le refaire « 

Le Dr Swindell et le Dr Young mentionnent tous deux Collecte d’échantillons pour l’étude de Mars (SCIM) La mission, proposée en 2002 par une équipe de chercheurs de la NASA et d’universitaires, visait à collecter des échantillons atmosphériques à 40 kilomètres (25 miles) au-dessus de la surface de Mars et à les renvoyer sur Terre pour une analyse plus approfondie. Alors que SCIM Il a été sélectionné comme demi-finaliste Quant au programme Mars Scout 2007, il n’a malheureusement pas été sélectionné pour un développement ultérieur, disent le Dr Young et le Dr Swindle. L’univers aujourd’hui Aucune mission d’échantillonnage atmosphérique n’est actuellement prévue, à l’exception du rover d’échantillonnage Percy. Par conséquent, quelles études de suivi de cette recherche sont actuellement en cours ou prévues ?

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Les Drs Swindle et Young mentionnent tous deux comment des efforts sont déployés pour collecter de petites quantités de gaz atmosphériques en raison de la petite taille des tubes d’échantillonnage, explique le Dr Swindle. L’univers aujourd’hui« Une grande série de questions à l’heure actuelle est de savoir dans quelle mesure le tube hermétique de Perseverance retiendra un échantillon atmosphérique. Quelle est la qualité de l’étanchéité ? Le tube pourrait-il fuir lors d’un atterrissage dur ? Certaines molécules de l’atmosphère martienne adhéreront-elles aux couches du Il y a eu des activités autour de toutes ces questions, et jusqu’à présent, les réponses ont toutes été bonnes – il semble que ces tubes Perseverance pourraient bien fonctionner, même s’ils n’ont pas vraiment été conçus pour l’échantillonnage atmosphérique.

Comme mentionné précédemment, l’obtention et le retour d’un échantillon atmosphérique de Mars peuvent aider les scientifiques à mieux comprendre la formation et l’évolution de la planète rouge. Alors que Mars d’aujourd’hui est un monde extrêmement froid et sec, avec une atmosphère qui ne représente qu’une fraction de celle de la Terre, aucune possibilité d’eau liquide à la surface et aucun volcan actif non plus. Cependant, des preuves significatives obtenues auprès des atterrisseurs, des rovers et des orbiteurs au cours des dernières décennies suggèrent que Mars était très différente des milliards d’années après sa formation. Ceux-ci comprenaient un intérieur actif qui produisait un champ magnétique protégeant la surface des rayonnements solaires et cosmiques nocifs, une atmosphère plus épaisse reconstituée par des volcans actifs et de l’eau liquide qui coulait, qui seraient tous susceptibles de soutenir une certaine forme de vie sur Terre. Surface.

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Cependant, étant donné la petite taille de Mars (la moitié de la taille de la Terre), cela signifiait que sa température interne se refroidissait beaucoup plus rapidement (peut-être sur des millions d’années), rendant les volcans inactifs et dissipant le champ magnétique entraîné par l’activité interne. , ce dernier entraînant un rayonnement solaire et cosmique nocif qui détruit l’atmosphère et l’eau liquide de surface s’évapore avec elle dans l’espace. Alors, le Dr Young et le Dr Swindle croient-ils que la vie a déjà existé sur Mars, et la trouverons-nous un jour ?

dit le Dr Young L’univers aujourd’hui« Je ne sais vraiment pas. Je pense que la vie microbienne à un moment donné dans le passé, ou même maintenant, est une hypothèse plausible, mais nous n’avons pas suffisamment d’informations. »

Le Dr Swindell fait également écho à son incertitude quant à savoir si la vie a jamais existé sur Mars, mais le précise à travers la narration. L’univers aujourd’hui« Sinon, pourquoi la vie a-t-elle commencé si tôt sur Terre, et pas sur Mars, qui avait un climat similaire à l’époque. Et si elle existait, dans quelle mesure était-elle similaire à la vie sur Terre puisque la Terre et Mars échangent toujours des roches ? En raison des collisions, la vie sur Terre est-elle liée à la vie sur Mars ? Si elle existe, elle serait difficile à trouver, mais un échantillon atmosphérique pourrait aider. Par exemple, il semble y avoir du méthane dans la plupart, mais pas dans la totalité. Le méthane présent dans l’atmosphère terrestre est biologique, et l’analyse des rapports relatifs des isotopes du carbone ou de l’hydrogène est l’un des meilleurs moyens de le savoir.

Quand aurons-nous un échantillon atmosphérique de Mars et que nous apprendra-t-il sur la formation et l’évolution de la planète rouge dans les années et décennies à venir ? Seul le temps nous le dira, c’est pourquoi nous étudions !

Comme toujours, continuez à faire de la science et continuez à rechercher !

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