Détail des restes du delta présent dans le cratère Jezero, à l'intérieur duquel s'est posé Perseverance. © Nasa, JPL-Caltech, ASU, MSSS
Sciences

À l'écoute des vents martiens, avec Naomi Murdoch

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[EN VIDÉO] Perseverance : découvrez l'instrument SuperCam, ses yeux et ses oreilles  Présentation de l'instrument SuperCam qui équipe le rover Perseverance de la Nasa. Plus de 300 personnes en France ont été impliquées dans son développement et sa fabrication. SuperCam réalisera des tirs lasers dont l'objectif est d'analyser la composition chimique des roches et de détecter la présence éventuelle de molécules organiques. 

Il y a quelques semaines, la Nasa et le Cnes ont rendu publics les sons enregistrés par le microphone français installé sur SuperCam. Et la qualité sonore offerte est remarquable, inédite depuis la surface de Mars. Mieux encore, ce microphone ouvre une nouvelle fenêtre scientifique qui va permettre d'étudier l'atmosphère martienne sous un angle prometteur. Les explications de Naomi Murdoch, chercheur à l'Isae-Supaéro en charge de l'analyse des sons martiens.

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Avec le microphone français installé sur SuperCam, réalisé par l'Isae-Supaéro, il est aujourd'hui possible d'entendre les vrais sons de la surface martienne. Mais si écouter le rover rouler sur Mars, le laser du SuperCam contre les roches martiennes ou le vent soufflant peut apparaître ludique, pour les scientifiques il n'en est rien. « Bien au contraire », comme nous explique Naomi Murdoch, chercheur à l'Isae-Supaéro en charge des données du microphone.

Il y a de « réels intérêts techniques et scientifiques à entendre les sons sur Mars », tient-elle à préciser. Intérêts techniques, parce que les enregistrements des sons du rover permettront de mieux comprendre la signature sonore de ses différents mouvements, et donc nous renseigner sur son état de santé mécanique, comme les opérations du bras robotique et du mât, le roulage sur sol normal ou accidenté, ou encore le suivi du fonctionnement des pompes de l'instrument Moxie, qui est une expérience de production d'oxygène in situ.

Mais aussi d'un point de vue scientifique. Cette nouvelle science, l'étude des sons ne va certes pas révolutionner la connaissance de la planète mais « l'améliorer dans de nombreux domaines, en particulier pour l'atmosphère martienne ». Son équipe s'attend donc à des avancées dans la connaissance des phénomènes atmosphériques de surface. Ainsi, à partir des sons du vent il est possible de déduire de nombreux paramètres dont la « vitesse du vent et sa direction mais aussi obtenir des informations sur sa turbulence et éventuellement les tourbillons de poussière (les fameux dust-devils) ou les interactions du vent avec le rover par exemple ».

Pour l'heure, l'équipe du microphone calibre l'instrument utilisant les données du MEDA, la station météorologique du rover, une nécessité pour obtenir des « mesures absolues et non pas relatives comme c'est le cas aujourd'hui ». Pour cela, l'équipe, qui ne peut « évidemment pas se baser sur une quelconque expérience martienne précédente », s'appuie sur des essais réalisés dans une soufflerie « martienne » au Danemark, située à Aarhus, qui a « permis de tester le micro dans des conditions aussi proches que possible de l'environnement martien avec une pression à 6 millibars ».

Ces essais au sol ont démontré que les sons enregistrés dans « les basses fréquences (100-500 Hz) permettraient d'estimer la vitesse du vent en écoutant ses fluctuations, et que dans les fréquences les plus hautes (> 500 Hz) nous serons en mesure de déterminer aussi sa direction ».

Le microphone de l’Isae-Supaéro installé sur SuperCam. © Nasa, JPL-Caltech

Pas de mesures précises pendant la calibration du microphone

Concernant les premiers sons du vent, sans la calibration in situ, il « n'est pas possible d'estimer une vitesse absolue ». Cependant, « nous avons déterminé que la vitesse des rafales était jusqu'à 10 fois plus élevée par rapport au vent de fond et qu'elles duraient quelques secondes, jusqu'à cinq ou six secondes pour les rafales les plus longues ».

Les sons martiens sont aussi utiles pour comprendre ce qu'il se passe au niveau « des turbulences dans l'atmosphère qui se manifestent par les vortex convectifs, les rafales de vent et les fluctuations de pression ».

L'étude de ces turbulences donne des informations sur la partie basse de l'atmosphère, la couche limite, qui influe sur le climat de la planète. Parce que les mesures du microphone SuperCam sont à une fréquence plus élevée que tout autre instrument météorologique, l'équipe du micro s'attend à ce que « ces données ouvrent une fenêtre sur des régimes de la science atmosphérique martienne inexplorés jusqu'à présent ».

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