Mars photographiée au Pic du Midi lors de l'opposition de 2020. © T. Legault, F. Colas, J.-L. Dauvergne
Sciences

Mars : une première détection de l'oscillation de Chandler

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[EN VIDÉO] 15 choses à savoir sur Mars  Alors que 3 missions sont actuellement en route vers Mars, nous vous proposons d'en apprendre un peu plus au sujet de la planète rouge. Voici 15 choses à savoir sur Mars. 

Pour la première fois, l'oscillation de Chandler, une composante de l'oscillation de l'axe de rotation, a été détectée sur un autre corps du Système solaire que la Terre, en l'occurrence Mars. Grâce à ce mouvement, on pourrait en apprendre plus sur l'intérieur de la Planète rouge.

La Terre tourne sur elle-même mais, sur le long terme, son axe de rotation n'est pas fixe. Parmi les diverses oscillations qui affectent cet axe, l'« oscillation de Chandler » est une oscillation de l'axe de rotation de la Terre par rapport à sa surface. Elle fut découverte par l'astronome américain Seth Carlo Chandler (1846-1913) en 1891. Cette oscillation a une amplitude d'environ neuf mètres au point où l'axe de rotation de la Terre coupe sa surface. Elle a une période de 433 jours, c'est-à-dire environ 14 mois. Bien qu'un tel mouvement devrait naturellement s'amortir avec le temps, il persiste sur Terre à cause des fluctuations du fond de l'océan et de la pression atmosphérique.

Portrait autographié de Seth Carlo Chandler, Jr. (1846–1913). © Domaine public

L'oscillation de Chandler est un exemple de mouvement qui peut se produire pour un objet en rotation libre qui n'est pas une sphère parfaite : c'est ce qu'on appelle une nutation libre. Cette oscillation ne doit pas être confondue avec d'autres mouvements affectant la direction de l'axe de rotation de la Terre par rapport aux étoiles, causés par les forces de marée de la Lune et du Soleil, qui sont également appelés nutations.

Une oscillation de Mars plus fréquente et plus faible que son analogue terrestre

Jusqu'à présent, l'oscillation de Chandler n'avait été détectée que pour la Terre. Cependant, le même mouvement doit affecter les autres planètes, même si c'est avec une amplitude et une périodicité différentes.

Afin de détecter cette oscillation de l'axe de rotation de Mars, Alex S. Konopliv et ses collègues ont utilisé des observations de suivi radio de Mars OdysseyMars Reconnaissance Orbiter et Mars Global Surveyor, trois satellites en orbite autour de la planète, sur une période de 18 ans. Ils ont ainsi mesuré un mouvement presque circulaire, dans le sens inverse des aiguilles d'une montre vu du pôle Nord, avec une période de 206,9 ± 0,5 jours et une amplitude de 10 centimètres à la surface.

Vue d'artiste du Mars Reconnaissance Orbiter au-dessus de la planète Mars. © Nasa

Un informateur sur l'intérieur de Mars

La détection de cette oscillation fournit de nouvelles informations sur l'intérieur de Mars et améliore notamment notre compréhension de la dissipation d'énergie dans le manteau de la planète (la couche sous la croûte) pour des intervalles de temps proches de la période d'oscillation. La durée nécessaire pour que le pôle termine un cycle d'oscillation reflète la capacité de déformation du manteau de Mars, fournissant des indications sur ses propriétés matérielles et son état thermique. La grande quantité de données a permis de s'assurer que l'oscillation identifiée était intrinsèque à la forme et à l'intérieur de la planète, plutôt qu'à des facteurs extérieurs tels que la sublimation saisonnière des calottes glaciaires polaires.

Tout comme l'oscillation de Chandler sur Terre, le mouvement sur Mars devrait s'éteindre naturellement. Les chercheurs ne savent pas encore ce qui maintient l'oscillation, mais des études antérieures indiquent que cela est probablement dû aux changements de pression atmosphérique.

Ces informations pourraient aider à orienter les études futures de l'intérieur de Mars en fournissant de nouvelles connaissances sur sa température et sa composition.

  • Jusqu'à présent, l'oscillation de Chandler, une oscillation de l'axe de rotation par rapport à la surface, n'avait été détectée que pour la Terre.
  • En utilisant des observations de plusieurs satellites autour de Mars sur près de deux décennies, cette oscillation a désormais été détectée pour la Planète rouge.
  • La détection de cette oscillation fournit de nouvelles informations qui pourraient aider à orienter les études futures de l'intérieur de Mars.
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