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Les étranges lueurs nocturnes de Vénus

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La sonde Venus Express de l'Esa a observé une curieuse lueur dans l'atmosphère de Vénus. Connu sur la face éclairée par le Soleil, ce phénomène observé du côté nuit démontre la présence de vents violents et de fortes turbulences en altitude.

La sonde européenne Venus Express. Crédit : Esa

Les images de cette manifestation lumineuse, qui n'est pas observable en lumière visible, ont été prises au moyen de l'imageur spectrométrique en infrarouge Virtis (Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer) de Venus Express, et trahissent la présence de monoxyde d'azote (ou oxyde nitrique, NO) dans la haute atmosphère.

Lorsque le rayonnement ultraviolet du Soleil pénètre dans l'épaisse atmosphère de Vénus, il brise certaines molécules, conduisant à la formation de molécules plus petites ou d'atomes libres. Ces derniers peuvent ensuite se recombiner en molécules, dont certaines sont instables et libèrent leur énergie excédentaire sous forme de lumière.

Cette réaction se produisant du côté éclairé de la planète, les photons ainsi émis sont noyés dans l'éclairement ambiant et difficilement détectables. Mais les vents violents parcourant l'atmosphère de Vénus arrivent quelquefois à transporter ces atomes libres du côté nuit, où la lumière émise peut alors être détectée par des instruments appropriés, tels Virtis.

Images en fausses couleurs de l’émission lumineuse de la haute atmosphère vénusienne vue par Virtis. Le schéma du haut montre l'émission due à l'oxygène autour de 96 kilomètres d'altitude à la longueur d'onde de 1,27 micron (proche infrarouge). A une longueur d'onde légèrement plus petite (1,22 micron), l'émission de monoxyde d'azote est visible. Elle est bien plus faible et se produit à plus haute altitude (autour de 110 kilomètres). Crédit : Esa

Pourquoi observe-t-on trois lueurs ?

Une telle observation avait déjà été réalisée, et l'examen spectroscopique avait permis d'en déterminer l'origine dans les molécules d’oxygène et le radical hydroxyle (OH). Mais la lueur observée à deux reprises par Virtis indique pour la première fois la présence de monoxyde d'azote (ou oxyde nitrique, NO). Un tel phénomène n'avait jamais été observé sur Vénus ni dans l'atmosphère terrestre.

Cette lueur fournit de précieuses indications sur la très haute atmosphère de Vénus, à environ 70 kilomètres au-dessus du sol, et bien au-delà des nuages. Car si les émissions d'oxygène/hydroxyle proviennent de 90 à 100 km, celles de l'oxyde nitrique provient de nettement plus haut, 110 à 120 km.

« La lueur nocturne peut nous donner beaucoup d'information. Elle peut fournir des détails sur la température, la direction du vent, la composition et la chimie d'une atmosphère », indique Antonio García Muñoz, de l'Instituto de Astrofísica De Canarias à Tenerife (Espagne), actuellement à l'Université Nationale Australienne.

Cependant, même l'extrême sensibilité de Virtis ne permet pas de détecter ces émissions en permanence, et elles se situent souvent au-dessous du seuil de visibilité des instruments. De plus, certaines questions restent en suspens. Par exemple, l'instrumentation de Virtis permet la détection simultanée des trois types de lueurs. Or, celles-ci ne se produisent pas nécessairement ensemble, ce qui reste inexpliqué.

Autre mystère soulevé, l'analyse des données semble indiquer que la concentration en hydrogène serait deux fois plus élevée dans la haute atmosphère que ce que les modèles indiquaient. Les ions d'hydrogène détectés pourraient préexister dans la très haute atmosphère vénusienne, mais leur source reste inexpliquée.

En attendant de plus amples explications, l'équipe de Virtis a entrepris une surveillance de la planète afin de constituer une base de données de ce phénomène fascinant.

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