Illustration. Lever de Soleil au-dessus de Mars. © ustas, Adobe Stock
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Mars a perdu son atmosphère plus vite pendant la tempête globale de 2018

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[EN VIDÉO] Mars : la sonde Maven révèle l'érosion de son atmosphère par le vent solaire  Les observations réalisées avec la sonde spatiale Maven, de la Nasa, ont permis aux chercheurs de mieux comprendre le processus qui a rendu notre voisine Mars si désertique aujourd'hui. Reconstitution en vidéo. 

Une étude des données de la sonde indienne MOM et de sa consœur américaine Maven montre que, lors de la tempête de poussières planétaire de 2018, l'atmosphère de Mars s'échappait plus vite qu'en l'absence de tempête.

Les planètes terrestres du Système solaire perdent constamment un peu de leur atmosphère dans l'espace. La quantité de gaz perdue par unité de temps dépend principalement de la taille de la planète et de la température de sa haute atmosphère. Mars, presque dix fois moins massive que la Terre, perd son atmosphère à un rythme plus rapide que notre Planète, mais ce taux de perte varie avec la température de sa haute atmosphère. La caractérisation de cette partie de l'atmosphère martienne est donc importante pour comprendre ce taux d'échappement et constitue l'un des principaux objectifs des récentes missions autour de Mars comme Mars Atmosphere and Volatile Evolution (Maven), de la Nasa, et Mars Orbiter Mission (MOM), de l'Isro (l'agence spatiale indienne).

Les tempêtes de poussières d'ampleur planétaire, lorsque la planète se retrouve entourée de poussières, sont l'un des phénomènes météorologiques qui peuvent augmenter la température de la haute atmosphère de Mars de plusieurs degrés. Ces tempêtes doivent donc avoir des effets multiples, dont certains qui restent à découvrir. Les mesures récentes faites par MOM et Maven ont ainsi joué un rôle important pour révéler certains de ces effets. Ces résultats ont été récemment publiés par N. Venkateswara Rao, Neha Gupta et Umesh R. Kadhane dans le Journal of Geophysical Research: Planets.

Une atmosphère gonflée par la tempête...

Début juin 2018, une tempête de poussières planétaire a commencé à se développer sur Mars et a atteint sa phase de maturité début juillet 2018. L'orbiteur MOM observait alors le côté soir de Mars en plongeant à des altitudes aussi basses que 155 kilomètres. L'instrument Mars Exospheric Neutral Composition Analyser (Menca), un spectromètre de masse installé sur MOM, a mesuré les densités neutres de la thermosphère de Mars (entre 100 et 200 kilomètres). En analysant ces mesures, les scientifiques du Laboratoire national de recherche atmosphérique de Gadanki ont découvert que la haute atmosphère de Mars subit un réchauffement et une expansion. Maven a également observé une augmentation significative des densités neutres du côté matin de la Planète rouge. Les densités d'argon mesurées par MOM côté soir sont toujours plus importantes que celles mesurées par Maven côté matin, ce qui est principalement dû au réchauffement côté soir et au refroidissement côté matin causé par la circulation atmosphérique.

Effets de la tempête de poussières planétaire de 2018 sur la thermosphère martienne. Les premier et deuxième panneaux montrent l'évolution de la densité d'argon à 170 kilomètres telle qu'observée respectivement par les satellites MOM et Maven. Les densités indiquées ici sont après suppression des variations temporelles locales. Le panneau inférieur montre la profondeur optique (CDOD pour column dust optical depth, en anglais) de l'absorption infrarouge à 9,3 micromètres près de la surface de Mars, ce qui est un indice permettant d'évaluer la quantité de poussière. Un CDOD plus grand indique plus de poussières sur Mars. © Modifié de Venkateswara Rao et al., 2020.

...ce qui favorise son échappement

Les effets de la tempête de poussières présentés sur les courbes de l'image ci-dessus sont illustrés par le diagramme ci-dessous, qui montre l'état de la thermosphère martienne sans tempête de poussières (bleu pâle) et son expansion due à une tempête de poussières (bleu plus foncé). En chauffant et en étendant la haute atmosphère de Mars, la tempête de poussières planétaire fait qu'à toutes les altitudes les densités sont plus élevées que sans cette tempête. Par conséquent, une partie de l'atmosphère de Mars atteint rapidement l'altitude de l'exobase (à environ 220 kilomètres). Tout gaz chaud au-dessus de l'altitude de l'exobase est plus susceptible de migrer vers des altitudes plus élevées et de s'échapper ensuite dans l'espace extra-atmosphérique. Par conséquent, les résultats de cette étude montrent que la tempête de poussières planétaire de 2018 a favorisé l'échappement de l'atmosphère martienne.

Vue d'artiste de l'expansion atmosphérique supérieure de Mars due à la tempête de poussières mondiale. Les flèches noires indiquent l'expansion de la haute atmosphère en raison de la tempête de poussières planétaire. Notez que les tailles relatives des sondes, de Mars et de ses limites atmosphériques supérieures ne sont pas dessinées à l'échelle. L'image de Mars présentée ici a été prise par la Mars Colour Camera (MCC/MOM). © Isro
  • En juin-juillet 2018, une tempête de poussières planétaire s'est produite sur Mars.
  • Les sondes indienne MOM et américaine Maven ont mesuré un réchauffement et une expansion de la haute atmosphère de Mars à ce moment-là.
  • Ce réchauffement et cette expansion de la haute atmosphère favorisent l'échappement atmosphérique vers l'espace.
  • Les tempêtes de poussières martiennes induisent donc une augmentation de l'échappement atmosphérique de Mars par rapport à quand il n'y a pas de tempête.
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