Les variations de la pression atmosphérique sur Mars

Les évolutions de pression atmosphérique depuis l’arrivée de Curiosity sur Mars. Ce graphe a été réalisé à partir des données obtenues par l’instrument espagnol REMS à bord de Curiosity entre la mi-août 2012 et la fin février 2013, soit la fin de l’hiver et la fin du printemps martiens dans l’hémisphère austral. (Doc. NASA/JPL-Caltech/CAB(CSIC-INTA)/FMI/Ashima Research)

Ce graphe montre les très fortes variations de la pression atmosphérique martienne. Cette pression varie au cours de l’année, en fonction de l’heure de la journée et en fonction de l’altitude.

C’est pendant l’hiver austral qu’elle est le plus faible. En effet avec le froid, le dioxyde de carbone se fige en glace qui se fixe sur la calotte polaire et la quantité ainsi fixée est beaucoup plus importante pendant l’hiver australe que pendant l’hiver boréal car, du fait de l’excentricité de l’orbite martienne, il fait beaucoup plus froid pendant l’hiver austral que pendant l’hiver boréal.

La deuxième variable est l’heure de la journée. La variation de chaleur du soleil au cours du cycle circadien exerce, à une autre échelle, le même type d’effet sur la pression atmosphérique que la variation de la chaleur au cours du cycle des saisons.

Le mécanisme d’échauffement refroidissement qui fait varier la pression selon un rythme journalier (doc. NASA/JPL-Caltech/Ashima Research/SWRI)

Les variations de pression dues à l’échauffement journalier (doc. NAdoc. NASA/JPL-Caltech/CAB(CSIC-INTA)/FMI/Ashima ResearchSA/JPL-Caltech)

La troisième variable est l’altitude. Sur Mars elle va de -8.500 mètres au fond du cratère Hellas à +21.000 mètres au sommet du Mont Olympus et la pression moyenne varie de 1.150 pascals à 30 pascals entre ces extrêmes pour se situer à 611 pascals à l’altitude zéro et à 0°C (par définition). Au fond de Gale nous sommes à environ -4.200 mètres et il est donc logique que la pression soit nettement au-dessus de la moyenne.

Les conséquences de ces variations sont évidentes pour l’exploration :

Pour entreprendre l’EDL(« Entry, Descent, Landing »)la plus efficace, il faut, pour descendre à la surface de la planète, rechercher les conditions (altitude, saison, moment de la journée) où la pression atmosphérique est la plus haute (dans la mesure où la fenêtre de lancement à partir de la Terre, le permet). D’une pression plus élevée résultent une force et une durée de freinage sensiblement plus fortes qui peuventpermettre des économies d’énergie considérables ou des déposes à la surface de Mars de masses beaucoup plus importantes.

Par ailleurs, lorsqu’on entreprendra des missions habitées, l’exposition aux radiations solaires et galactiques constituera un danger pour la santé, même si l’atmosphère et le sol de la planète fournissent des écrans qui permettent d’envisager d’y vivre. Il faudra,pour cette raison, prendre en compte l’altitude pour choisir le lieu d’atterrissage (et l’implantation de la base). Lorsqu’on sera au sol, il faudra privilégier les moments de la journée où l’atmosphère est la plus épaisse pour les EVA (« Extra VehicularActivity ») et ne pas mener d’expéditions lointaines pendant l’hiver austral (même si l’été boréal est la saison la plus chaude sur Mars).

L’atmosphère absorbant les radiations, le niveau de celles-ci dépend également de la pression (doc. NASA/JPL-Caltech/SwRI)