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Mars et Vénus, si différentes et pourtant très semblables !

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Similaires, voire jumeaux, les instruments des sondes Mars Express et Venus Express dévoilent de multiples points communs entre les atmosphères de ces deux planètes. Ces caractéristiques, qui ne sont pas partagées par la Terre, racontent un peu de l'histoire de nos deux voisines.

Densité des ions (O+, O2+, CO2+) issus de l’atmosphère de Mars obtenue grâce à Aspera. Le cercle rouge représente Mars. Crédit : Aspera/Cnes

Alors qu'elles tournent autour du Soleil à des distances moyennes très différentes (108 millions de kilomètres pour Vénus, 227 pour Mars) et que leurs atmosphères semblent ne rien avoir en commun, extrêmement dense pour la première, particulièrement ténue pour la seconde, ces deux planètes sont pourtant le siège de phénomènes très similaires, liés à l'action du Soleil.

Cette constatation provient presque d'un hasard : deux sondes de l'Esa (European Space Agency), Venus Express et Mars Express, examinent actuellement ces deux planètes au moyen d'instruments très semblables. Deux d'entre eux, Aspera-3 (Analyser of Space Plasmas and Energetic Atoms) sur Mars Express, et Aspera-4, sur Mars Express, sont même frères jumeaux, ce qui permet aux scientifiques de s'adonner à un exercice enrichissant de planétologie comparative.

Mars Express. Crédit : Esa

Mis au point en Suède et en partie développés à l'université de Berne, ces instruments sont dédiés à l'étude des interactions entre le vent solaire et l'atmosphère planétaire. A la surface du Soleil, la pression exercée par la lumière est assez élevée pour éjecter les couches extérieures de l'étoile. Cette matière composée d'un gaz de particules chargées électriquement, essentiellement des protons et des électrons, quitte le Soleil à une vitesse de 400 km/s environ. Celui-ci pénètre dans l'atmosphère, modifie sa composition chimique et provoque son érosion en embarquant ses molécules dans l'espace.

Mais sur Terre, dont l'orbite se situe pourtant entre celles de Mars et Vénus (150 millions de kilomètres), le vent solaire n'interagit pas directement avec l'atmosphère car il est dévié par le bouclier naturel du champ magnétique. Mars et Vénus ne produisent pas un tel champ, et de ce fait, leurs atmosphères respectives, bien que très différentes en composition et en densité, souffrent du plein impact avec les particules provenant du Soleil.

Mêmes causes, mêmes effets

Cette interaction crée une magnétosphère, qui se drape autour de chaque planète et s'étend à l'opposé du Soleil en une longue queue. En dépit des différences entre les atmosphères des deux planètes, les structures des deux champs sont étonnamment semblables. Ces mesures ont été effectuées in situ, les sondes traversant lors de chaque révolution la zone par laquelle s'échappent les particules électriquement chargées. Les détecteurs ont aussi repéré pour la première fois des atomes entiers arrachés à l'atmosphère de Vénus. Du côté de Mars, le rythme d'évasion de ces atomes atmosphériques a été multiplié par dix lors de la tempête solaire de décembre 2006, passant de 100 tonnes à 10.00 tonnes par jour.

La proximité de Vénus au Soleil entraîne cependant une différence importante. Plus intense, le vent solaire engendre un champ magnétique plus fort et le flux de particules qui s'en échappe ressemble à un fluide alors qu'au niveau martien, où il perd en intensité selon le carré de la distance, ces particules présentent plutôt un comportement individuel. « Il s'agit là d'une différence fondamentale entre les deux planètes », note Stas Barabash, du Swedish Institute of Space Physics, responsable de la recherche pour le programme Aspera sur les deux sondes.

Venus Express. Crédit : Esa

Autre différence fondamentale, Mars montre de puissants champs magnétiques locaux de petites tailles qui semblent verrouillés sur la croûte de la planète. Dans certaines régions, ces poches protègent l'atmosphère, alors que dans d'autres elles tendent à canaliser les particules atmosphériques dans l'espace.

En étudiant le rythme auquel les deux planètes perdent leurs atmosphères, les scientifiques espèrent remonter dans le temps et comprendre quels étaient leurs aspect et composition jadis. « Ces résultats nous offrent la possibilité de mesurer l'évolution des climats planétaires », commente David Brain, de l'université de Californie, Berkeley), un des responsables de la recherche des plasmas sur Venus Express et des instruments Aspera sur les deux sondes. Il ajoute qu'il reste encore beaucoup à faire, car de nombreux phénomènes peuvent être à l'origine de pertes de particules atmosphériques dans l'espace. Démêler cet écheveau prendra encore du temps.

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