Les pertes d’eau de Mars façonnées par les saisons et les tempêtes
Document de l’ESA du 23/03/2021
Mars a perdu ce qui était son eau copieuse, avec de faibles quantités qui restent dans l’atmosphère de la planète. Mars Express de l’ESA, nous en dit plus sur les endroits où cette eau est partie, montrant qu’elle est partie dans l’espace, avec une accélération due aux tempêtes de poussière, avec de plus le fait de sa proximité avec le Soleil, tout en suggérant qu’une partie de l’eau s’est réfugiée en sous-sol.
Bien qu’elle soit aride aujourd’hui, Mars était probablement un monde couvert d’eau, comme ne nôtre. Les preuves en sont visibles dans les images de canaux formés par les flots, des vallées fluviales et des deltas sculptés dans la surface de la planète, de même que des observations radar montrent qu’il y a des réservoirs d’eau liquide bloqués sous la glace et la poussière du pôle sud de Mars.
Maintenant, l’eau ne peut exister que sous forme de glace ou de gaz, en raison de la faible pression atmosphérique sur la planète, qui représente moins de 1% de celle de la Terre. Mars a perdu l’essentiel de son eau vers l’espace au long des quelques milliards d’années passes, et continue à en perdre dans son atmosphère à ce jour.
Deux nouvelles études, dirigées par Anna Fedorova de l’Institut Spatial de Recherche de l’Académie des Sciences russe et par Jean-Yves Chaufray du Laboratoire des Observations spatiales de l’Atmosphère en France, rendent claire la manière dont cette eau s’est déplacée pour quitter l’atmosphère martienne. Elles révèlent que ce processus est affecté par la distance au Soleil de la planète et par les changements saisonniers, donc au climat, dont d’énormes tempêtes de poussière souvent observées sur la planète.
Les deux études ont utilisé de très importantes quantités de données obtenues grâce à l’orbiteur SPICAM (Spectroscopy for the Investigation of the Characteristics of the Atmosphere of Mars [Spectroscopie pour l’Investigation des Caractéristiques de l’Atmosphère de Mars]).
« L’atmosphère est le lien entre la surface et l’espace, et elle peut nous en dire beaucoup sur la manière dont Mars a perdu son eau », dit Anna. “Nous avons étudié la vapeur d’eau dans l’atmosphère, depuis le sol jusqu’à 100 km d’altitude, une région qui restait à découvrir, sur une période de plus de 8 années martiennes [environ 16 de nos années] ».
Anna et ses collègues ont trouvé que la vapeur d’eau restait confinée à moins de 60 km d’altitude quand Mars était au plus loin du Soleil sur son orbite, alors qu’on la trouvait jusqu’à 90 km d’altitude quand Mars était plus proche du Soleil. Tout au long d’une orbite complète la distance entre le Soleil et la planète rouge va de 207 millions à 249 millions de km. [Rappelons en effet que (mise à part Mercure avec 0,2053) Mars est la planète du système solaire ayant la plus forte excentricité avec 0,0934].
Près du Soleil, les températures plus chaudes et la circulation plus intensive dans l’atmosphère ont empêché l’eau de geler à certaines altitudes. « Alors, la haute atmosphère est devenue humide et saturée d’eau, ce qui explique pourquoi les taux de pertes d’eau se sont accélérés pendant cette saison, l’eau étant portée plus haut, favorisant son évasion vers l’espace », ajoute Anna.
Les années où Mars subit des tempêtes globales de poussière, la haute atmosphère devient encore plus humide, accumulant de l’eau en excès à des altitudes supérieures à 80 km.
« Ceci confirme que les tempêtes de poussière qui sont connues pour chauffer et perturber l’atmosphère de Mars, poussent aussi l’eau à de hautes altitudes », dit Anna. « Grâce à la surveillance continue de Mars Express, nous avons été capables d’analyser les deux tempêtes globales de poussière de 2007 et 2018, et nous avons comparé à ce qu’on trouvait dans les années sans tempêtes, et identifié comment ces tempêtes affectent les pertes d’eau depuis Mars ».
La sonde Mars Express de l’ESA
Mars a perdu ce qui était son eau copieuse, avec de faibles quantités qui restent dans l’atmosphère de la planète. Mars Express de l’ESA, nous en dit plus sur les endroits où cette eau est partie, montrant qu’elle est partie dans l’espace, avec une accélération due aux tempêtes de poussière, avec de plus le fait de sa proximité avec le Soleil, tout en suggérant qu’une partie de l’eau s’est réfugiée en sous-sol.
Bien qu’elle soit aride aujourd’hui, Mars était probablement un monde couvert d’eau, comme ne nôtre. Les preuves en sont visibles dans les images de canaux formés par les flots, des vallées fluviales et des deltas sculptés dans la surface de la planète, de même que des observations radar montrent qu’il y a des réservoirs d’eau liquide bloqués sous la glace et la poussière du pôle sud de Mars.
Maintenant, l’eau ne peut exister que sous forme de glace ou de gaz, en raison de la faible pression atmosphérique sur la planète, qui représente moins de 1% de celle de la Terre. Mars a perdu l’essentiel de son eau vers l’espace au long des quelques milliards d’années passes, et continue à en perdre dans son atmosphère à ce jour.
Deux nouvelles études, dirigées par Anna Fedorova de l’Institut Spatial de Recherche de l’Académie des Sciences russe et par Jean-Yves Chaufray du Laboratoire des Observations spatiales de l’Atmosphère en France, rendent claire la manière dont cette eau s’est déplacée pour quitter l’atmosphère martienne. Elles révèlent que ce processus est affecté par la distance au Soleil de la planète et par les changements saisonniers, donc au climat, dont d’énormes tempêtes de poussière souvent observées sur la planète.
Les deux études ont utilisé de très importantes quantités de données obtenues grâce à l’orbiteur SPICAM (Spectroscopy for the Investigation of the Characteristics of the Atmosphere of Mars [Spectroscopie pour l’Investigation des Caractéristiques de l’Atmosphère de Mars]).
« L’atmosphère est le lien entre la surface et l’espace, et elle peut nous en dire beaucoup sur la manière dont Mars a perdu son eau », dit Anna. “Nous avons étudié la vapeur d’eau dans l’atmosphère, depuis le sol jusqu’à 100 km d’altitude, une région qui restait à découvrir, sur une période de plus de 8 années martiennes [environ 16 de nos années] ».
Anna et ses collègues ont trouvé que la vapeur d’eau restait confinée à moins de 60 km d’altitude quand Mars était au plus loin du Soleil sur son orbite, alors qu’on la trouvait jusqu’à 90 km d’altitude quand Mars était plus proche du Soleil. Tout au long d’une orbite complète la distance entre le Soleil et la planète rouge va de 207 millions à 249 millions de km. [Rappelons en effet que (mise à part Mercure avec 0,2053) Mars est la planète du système solaire ayant la plus forte excentricité avec 0,0934].
Près du Soleil, les températures plus chaudes et la circulation plus intensive dans l’atmosphère ont empêché l’eau de geler à certaines altitudes. « Alors, la haute atmosphère est devenue humide et saturée d’eau, ce qui explique pourquoi les taux de pertes d’eau se sont accélérés pendant cette saison, l’eau étant portée plus haut, favorisant son évasion vers l’espace », ajoute Anna.
Les années où Mars subit des tempêtes globales de poussière, la haute atmosphère devient encore plus humide, accumulant de l’eau en excès à des altitudes supérieures à 80 km.
« Ceci confirme que les tempêtes de poussière qui sont connues pour chauffer et perturber l’atmosphère de Mars, poussent aussi l’eau à de hautes altitudes », dit Anna. « Grâce à la surveillance continue de Mars Express, nous avons été capables d’analyser les deux tempêtes globales de poussière de 2007 et 2018, et nous avons comparé à ce qu’on trouvait dans les années sans tempêtes, et identifié comment ces tempêtes affectent les pertes d’eau depuis Mars ».
Tempête de poussière sur Mars
« Deux sujets-clés de notre future exploration de Mars sont l’évolution de la planète et de son eau, ainsi que le rôle des tempêtes de poussière dans leur impact sur le climat et l’atmosphère de Mars », dit Dmitrij Titov, scientifique-projet de Mars Express de l’ESA.
« Ces résultats nous aident à comprendre les processus à long terme quant aux pertes d’eau sur Mars et de nous dépeindre non seulement sa climatologie actuelle, mais comment le climat a changé au cours de l’histoire. Pour mener à bien de telles études, nous avons besoin de bases de données de haute qualité, fournies par SPICAM et les instruments à bord de d’ExoMars’ TGO. Ensemble, avec cela et les autres missions avancées, on va pouvoir continuer à découvrir les mystères de Mars ».
La sonde Mars Express avait été lancée le 2 juin 2003, et elle a passé 17 ans en orbite autour de Mars, en surveillant avec soin les propriétés de l’atmosphère de la planète.
Traduction : Olivier Sabbagh