Depuis sa mise en service, le télescope spatial James-Webb nous a régalé de folles images de nébuleuses et de galaxies. Aujourd’hui, il est de retour avec des images de Mars. Un peu moins folles. Mais tout de même d’un grand intérêt scientifique.

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Ce qu'on attend avant tout du télescope spatial James-Webb (JWST), ce sont des images époustouflantes de l'Univers lointain. Et de ce côté, on n'a pas été déçu depuis sa mise en service cet été. Mais les astronomesastronomes espéraient bien également le tourner vers des cibles beaucoup plus proches. C'est ce qu'ils ont fait ce 5 septembre 2022. Le JWST a capturé ses premières images de Mars. Offrant aux chercheurs un regard unique sur la planète. Même s'il est peut-être un peu moins spectaculaire de mon point de vue.

Sur les clichés pris à l'aide de la caméra proche infrarougeinfrarouge (NircamNircam), on découvre un gros plan de Mars qui fait apparaître quelques éléments de relief. Un cratère, un bassin. Mais aussi une « image thermique » de la Planète rouge. Elle donne aux astronomes un aperçu de la manière dont Mars perd de la chaleurchaleur. Des informations d'un grand intérêt pour les chercheurs.

Le télescope James-Webb ébloui par Mars, sa cible la plus proche à ce jour. Les reliefs comme le grand bassin d'impact Hellas sont reconnaissable sur l'image capturée par la Nircam. © Nasa, ESA, CSA, STScI, Mars JWST/GTO team
Le télescope James-Webb ébloui par Mars, sa cible la plus proche à ce jour. Les reliefs comme le grand bassin d'impact Hellas sont reconnaissable sur l'image capturée par la Nircam. © Nasa, ESA, CSA, STScI, Mars JWST/GTO team

Un nouveau regard sur Mars

Et si le caractère sidérant des autres clichés du télescope spatial James-Webbtélescope spatial James-Webb n'est pas au rendez-vous, c'est parce que l'instrument n'a pas été conçu pour observer la planète. Une cible un peu trop brillante pour lui. Pour éviter la « saturation des détecteurs », les astronomes ont donc dû compter sur des expositions très courtes et n'ont mesuré qu'une partie de la lumièrelumière frappant les détecteurs. Pour finir, ils ont appliqué des techniques particulières d'analyse aux données recueillies.

Le premier spectre de Mars dans le proche infrarouge renvoyé par le télescope spatial James-Webb (JWST) est dominé par la lumière solaire réfléchie à des longueurs d’onde inférieures à 3 microns et l’émission thermique à des longueurs d’onde plus longues. Une analyse préliminaire révèle que les creux spectraux apparaissent à des longueurs d’onde spécifiques où la lumière est absorbée par les molécules de l’atmosphère de Mars, en particulier le dioxyde de carbone (CO<sub>2</sub>), le monoxyde de carbone (CO) et l’eau (H<sub>2</sub>O). D’autres détails révèlent des informations sur la poussière, les nuages et les caractéristiques de surface. Des abondances de molécules dans l’atmosphère peuvent aussi être dérivées. © Nasa, ESA, CSA, STScI, équipe Mars JWST/GTO
Le premier spectre de Mars dans le proche infrarouge renvoyé par le télescope spatial James-Webb (JWST) est dominé par la lumière solaire réfléchie à des longueurs d’onde inférieures à 3 microns et l’émission thermique à des longueurs d’onde plus longues. Une analyse préliminaire révèle que les creux spectraux apparaissent à des longueurs d’onde spécifiques où la lumière est absorbée par les molécules de l’atmosphère de Mars, en particulier le dioxyde de carbone (CO2), le monoxyde de carbone (CO) et l’eau (H2O). D’autres détails révèlent des informations sur la poussière, les nuages et les caractéristiques de surface. Des abondances de molécules dans l’atmosphère peuvent aussi être dérivées. © Nasa, ESA, CSA, STScI, équipe Mars JWST/GTO

Le résultat, en tout cas, est à la hauteur des attentes des astronomes. La résolutionrésolution des images et des spectres obtenus devrait permettre d'étudier des phénomènes à court terme. Les tempêtes de poussière ou les changements de saisonssaisons. Elle devrait aussi donner accès à des précisions sur la manière dont les températures varient à la surface de la planète à l'échelle du jour martien.


Le télescope spatial James-Webb étudiera Mars

L'observatoire spatial James-Webb, dont le lancement par une Ariane 5 est prévu au printemps 2019, pourra observer jusqu'à 300 millions d'années après le Big BangBig Bang, soit jusqu'à plus de 13 milliards d'années-lumière. Mais il sera aussi utilisé pour observer la planète Mars, en complément des sondes en orbiteorbite autour, avec un potentiel de découvertes scientifiques important.

Article de Rémy DecourtRémy Decourt paru le 01/03/2018

La planète Mars sera une des premières cibles du télescope spatial James-Webb (JWST). Bien qu'il soit conçu pour observer jusqu'aux confins de l'Univers et obtenir les images des premières galaxiesgalaxies qui se sont formées, voire d'assister à leur naissance, cet observatoire sera aussi utilisé pour observer des objets du Système solaireSystème solaire, dont Mars.

Et les observations vont débuter rapidement après sa mise en service, six mois après son lancement, prévu au printemps 2019, et son installation au point de Lagrange L2 du système Terre-Soleil, à 1,5 million de kilomètres de notre planète. Depuis ce point, fixe par rapport à nous, Mars sera visible par le JWST de mai à septembre 2020.

La planète Mars. Cette image est une mosaïque d'environ 1.000 images acquises par l'orbiter Viking qui montre des détails de trois kilomètres (1 km/pixel). © Nasa, JPL-Caltech, USGC
La planète Mars. Cette image est une mosaïque d'environ 1.000 images acquises par l'orbiter Viking qui montre des détails de trois kilomètres (1 km/pixel). © Nasa, JPL-Caltech, USGC

Un potentiel de découvertes scientifiques

Les sujets d'études de Mars sont d'ores et déjà planifiés. On citera notamment des mesures de la chimie de l'atmosphèreatmosphère martienne, la transition de la planète rouge de l'état humide au monde sec et aride que l'on connaît aujourd'hui et l'implication qui en découle au sujet de l'histoire de son habitabilité. James-Webb sera aussi utilisé pour estimer les quantités d'eau perdues tout au long de l'histoire de Mars. Ce taux d'échappement sera connu en obtenant des mesures, attendues très précises de l'abondance d'H2O et d'eau lourdeeau lourde (HDO) dans l'atmosphère martienne. Le rapport des deux indiquera alors la quantité d'eau qui s'est échappéeéchappée dans l'espace. 

Dans tous ces domaines, et d'autres, James-Webb sera très complémentaire des sondes qui tournent autour de Mars. Il aura la capacité de prendre des instantanés du disque entier de la planète, chose impossible à réaliser avec les orbiteurs. Il bénéficiera également d'une excellente résolution spectrale, ce qui lui permettra de mesurer de petites différences dans les longueurs d'ondelongueurs d'onde de la lumière. 

Cela dit, observer Mars ne sera pas simple. Bien qu'il soit conçu pour observer des objets distants de plusieurs milliards de kilomètres, observer Mars, à seulement quelques millions de kilomètres, nécessitera de faire très attention à la luminositéluminosité de la planète qui pourrait brûler ses instruments.