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La surface de Mars vue par les sondes spatiales. Crédit : Nasa
Malgré l'unicité des lois de la physique, le système solaire montre une remarquable diversité de structures et de phénomènes au niveau de ses planètes. On a toutes les raisons de penser que la génération d'un champ magnétique par une dynamo auto-excitatrice (l'effet dynamo) est bien à l'origine des magnétosphèresmagnétosphères de planètes comme la Terre ou JupiterJupiter. Sur notre planète, cet effet conduit aux inversions du champ magnétique bien connues. Mais sur Mars, les missions spatiales disposant de magnétomètresmagnétomètres ont montré que le champ magnétique de l'hémisphère sudhémisphère sud était nettement plus fort que celui-de l'hémisphère nordhémisphère nord, un phénomène que l'on ne connaît pas sur Terre.
La magnétosphère actuelle de Mars est très peu importante, ce qui s'explique aisément par le fait que la Planète Rouge s'est refroidie plus tôt que la Terre. Elle est en effet plus petite et a accumulé moins de chaleurchaleur primitive apportée par l'accrétionaccrétion des planétésimaux. De plus, elle possède de moins grandes réserves d'éléments radioactifs. Son cœur ferreux s'est donc probablement largement figé il y a quelques milliards d'années et il ne reste qu'une faible aimantationaimantation rémanente conservée par les minérauxminéraux de sa croûtecroûte et de son manteaumanteau.
On sait que la croûte de l'hémisphère nord est moins épaisse et d'une altitude moyenne plus basse que celle de l'hémisphère sud et il était donc naturel de relier ces deux constatations. Mais dans quel sens ?
Pour certains, l'asymétrie du champ n'était pas originelle mais était le produit d'une différence de l'altération des roches entre les deux hémisphères après l'arrêt de la dynamo martienne. Mais pour d'autres, l'explication devait se trouver dans les différences de transferts de chaleur dans les deux hémisphères pendant le fonctionnement de la dynamo martienne.
Cliquez pour agrandir. Différents aspects de Mars saisis par le télescope spatial Hubble. Crédit : Nasa
Une explication de la faiblesse de l'atmosphère ?
Dans cette dernière hypothèse, la différence entre les deux croûtes résulterait soit du choc presque tangentiel d'une petite planètepetite planète avec l'hémisphère nord de Mars, soit d'une différence à grande échelle dans la circulation de cellules convectives du manteau de Mars. Dans les deux cas, les conditions aux limites pour les températures à l'interface du noyau et du manteau de Mars n'étaient pas les mêmes dans son passé et cela se traduisait par des mouvementsmouvements de convectionconvection turbulents différents dans les deux hémisphères du noyau supérieur, qui était alors liquideliquide. Il le serait aujourd'hui encore un peu actuellement, d'après des études récentes, mais l'activité qui s'y déroulerait ne semble pas suffisante pour engendrer un champ magnétique.
Avec des collègues du MIT et de l'Université de Brown, Sabine Stanley, de l'Université de Toronto, a alors entrepris de tester cette hypothèse sur ordinateurordinateur, à l'aide de simulations numériquessimulations numériques savantes basées sur les équations de Maxwelléquations de Maxwell, Fourier et de Navier-Stokes. Remarquablement, le modèle numériquemodèle numérique reposant sur l'hypothèse d'une asymétrie dans les conditions thermiques reproduit effectivement les observations : le champ magnétique de l'hémisphère nord apparaît bien plus faible que celui de l'hémisphère sud.
Du coup, cela aide à comprendre un peu mieux pourquoi Mars a perdu si rapidement son atmosphèreatmosphère. En effet, si sa magnétosphère était effectivement très tôt plus faible dans l'hémisphère nord, alors l'impact du vent solairevent solaire sur son atmosphère y était significatif, conduisant à une perte plus rapide de matièrematière que si l'asymétrie n'était qu'un effet secondaire et plus tardif.
Lentement mais sûrement, le mystère sur les caractéristiques du champ magnétique de Mars est en train d'être levé et, comme sur Terre, les roches magnétisées que l'on retrouve à la surface martienne pourraient bien un jour être très bavardes sur l'histoire de la planète.
