Les chutes de neige carbonique sur Mars confirmées
Cette photo montrant en haut l'un des pôles (nord) de Mars a été prise par Hubble. L'image est centrée sur une structure sombre dénommée Syrtis Major, observée la première fois par l'astronome Christian Huygens au XVIIe siècle. Au sud de Syrtis Major, on trouve une large structure nommée Hellas. Les sondes Viking et plus récemment Mars Global Surveyor ont révélé qu’Hellas est un vaste et profond cratère d'impact. Le long du limbe droit, les nuages de fin d'après midi se sont formés autour du volcan Elysium. © Nasa
Les calottes polaires martiennes sont couvertes en surface d’une fine couche de glace carbonique mais on en ignorait jusqu’ici l’origine précise. Les données de la sonde MRO prouvent pour la première fois que des chutes de neige carbonique se produisent sur la surface de Mars. Ce phénomène, qui pourrait expliquer la présence de la glace sèche à ses pôles n’est pour le moment connu que sur la Planète rouge.
Jean-Dominique Cassini a semble-t-il découvert les deux calottes polaires de Mars. L’astronome né en Italie, fraîchement naturalisé français, les a dessinées pour la première fois en 1666. Mais ce n’est qu’en 1964 que le chercheur soviétique V. Morov a identifié deux bandes d'absorption à 1,4 et 2 micromètres, c'est-à-dire dans le proche infrarouge, dans des spectres obtenus sur Terre concernant la calotte polaire nord de Mars. Il s’agissait de bandes moléculaires caractéristiques de la glace d'eau. Les observations ultérieures, que ce soit à nouveau à partir de la Terre ou avec les missions martiennes, ont confirmé ces mesures.
Chaque calotte polaire présente une épaisseur de 1 à 3,5 km et est constituée de glace d'eau permanente, stockée dans les terrains polaires lités. Plus précisément, la calotte martienne permanente nord est épaisse de 3 km pour 1.000 km de diamètre, tandis que la calotte permanente sud, moins étendue, n'a que 400 km de diamètre (son épaisseur réelle est mal connue). Les volumes de ces deux calottes sont comparables (?) et on estime qu’elles contiennent à elles deux autant d’eau que l'inlandsis groenlandais. Pour compléter le tableau, il existe par endroit au sud une fine couche de glace carbonique permanente d’environ 10 m d’épaisseur. Au nord, la couche de glace carbonique est saisonnière et ce n’est qu’en hiver qu’elle se forme avec une épaisseur estimée à environ 1 m.
Sur cette photographie acquise le 17 avril 2000 par la Mars Orbiter Camera (MOC) de Mars Global Surveyor (MGS), on voit la calotte polaire australe de Mars avec sa taille minimale en été. La largeur de la calotte d'est en ouest est d'environ 420 km. © Nasa
MRO confirme Mars Express et la présence de nuage de glace sèche
L’origine de ces couches de glace carbonique faisait débat jusqu’à aujourd’hui. L'atmosphère martienne est composée à 95,3 % de CO2, d’un peu d'azote et d'argon, et de 0,03 % d'H2O sous forme de vapeur d'eau. Compte tenu des températures très basses qui peuvent exister sur Mars, la glace carbonique pouvait très bien se former par sublimation inverse du gaz carbonique, se condensant directement en glace sèche. Autre hypothèse : l’existence de chutes de neige carbonique, mais dans les deux cas, cela restait à prouver.
Il semble que la question soit désormais partiellement tranchée si l’on se réfère à une publication récente dans le Journal of Geophysical Research par un groupe de planétologues ayant utilisé les mesures de la sonde Mars Reconnaissance Orbiter (MRO).
Les chercheurs ont analysé la lumière infrarouge émise par des nuages à différentes altitudes au-dessus du pôle sud de Mars. L’instrument Mars Climate Sounder (MCS), employé pour réaliser les mesures, fait partie des six instruments embarqués à bord de MRO. Avec les spectres qu’il fournit, il est possible de déterminer des températures dans ces nuages et surtout la taille et la concentration des particules présentes. Pendant l’hiver martien 2006-2007, MCS avait tourné son regard vers des nuages persistants de 500 km de diamètre au-dessus du pôle austral ainsi que vers des nuages éphémères et de plus petites tailles à des latitudes un peu plus hautes.
Les mesures ont montré qu’il s’agissait bien de nuages constitués de cristaux de glace sèche (Mars Express avait déjà permis des découvertes similaires) et surtout que ces cristaux étaient assez grands pour donner lieu à des chutes de neige carbonique pendant le temps de vie des nuages. On sait donc qu’au moins une partie des couches de glace carbonique du pôle sud doivent résulter de ces chutes de neige. Cela pourrait expliquer pourquoi il existe une couche permanente de cette glace au pôle austral de Mars.
Une série d'images à haute résolution de la surface glacée de Mars est montrée dans cette vidéo. Il s'agit de photographies prises par la sonde MRO. © JPL-VideoFromSpace/YouTube
SFH 09-2012
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