Une mission de la NASA révèle les mécanismes d’érosion de l’atmosphère martienne.

Traduction du communiqué de Presse de la NASA daté du 5 Novembre 2016.

 La mission MAVEN de la NASA (acronyme de « Mars Atmosphere and Volatile Evolution ») a identifié le processus qui semble avoir joué le rôle clé dans la transition du climat martien, d’un environnement  ancien chaud et humide qui pourraient avoir permis la vie en surface, à celui froid et aride de la planète aujourd’hui.

Les données recueillies par MAVEN ont permis aux chercheurs de déterminer la vitesse à laquelle l’atmosphère martienne est actuellement en train de perdre son gaz dans l’espace par la force du vent solaire. Les résultats révèlent que l’érosion de l’atmosphère de Mars augmente de manière significative lors des tempêtes solaires. Les résultats scientifiques de la mission sont publiées le 5 novembre dans les revues Science et Geophysical Research Letters.

« Mars semble avoir eu une atmosphère épaisse et assez chaude pour permettre à l’eau d’être liquide, ce qui est un ingrédient et un medium clés pour la vie telle que nous la connaissons actuellement», a déclaré John Grunsfeld, astronaute et administrateur associé de la Direction des missions scientifiques de la NASA, à Washington. «Comprendre ce qui est arrivé à l’atmosphère de Mars va éclairer notre connaissance de la dynamique et de l’évolution de toute atmosphère planétaire. Apprendre ce qui peut causer des changements à l’environnement d’une planète en passant d’un environnement qui pourrait accueillir des microbes en surface, à un autre qui ne le peut pas, est important. C’est une question clé qui est traitée dans les missions martiennes de la NASA ».

Les mesures de MAVEN indiquent que les vents solaires arrachent les gaz à un taux d’environ 100 grammes chaque seconde. « Comme le vol de quelques pièces de monnaie d’une caisse enregistreuse tous les jours, la perte devient importante au fil du temps », déclare Bruce Jakosky, P.I. de MAVEN à l’Université du Colorado. « Nous avons vu que l’érosion atmosphérique augmente considérablement pendant les tempêtes solaires. Nous pensons donc que le taux de perte était beaucoup plus élevé il y a des milliards d’années, quand le soleil était jeune et plus actif. »

En outre, une série de tempêtes solaires très fortes a frappé l’atmosphère de Mars en mars 2015, et MAVEN a observé que la perte a été accélérée. La combinaison de taux de pertes supérieurs et de tempêtes solaires plus fréquentes dans le passé, suggère que la perte d’atmosphère a été probablement un processus majeur du changement du climat martien.

Le vent solaire est un flux de particules, principalement des protons et des électrons, provenant de l’atmosphère du soleil à une vitesse d’environ 1,5 millions de km à l’heure. En passant autour de Mars, le champ magnétique porté par le vent solaire peut générer un champ électrique, un peu comme une turbine peut être utilisée sur Terre pour produire de l’électricité. Ce champ électrique accélère les atomes de gaz chargés électriquement (appelés ions) de la haute atmosphère de Mars et les éjectent dans l’espace.

Illustration de l’érosion de la haute atmosphère martienne par le vent solaire (doc. NASA/GSFC)

MAVEN a examiné la façon dont le vent solaire et les rayons ultraviolets arrachent le gaz de la partie supérieure de l’atmosphère de la planète. De nouveaux résultats indiquent que la perte est subie dans trois régions différentes de la planète rouge: le long de la « queue »,par laquelle le vent solaire s’écoule derrière Mars, au-dessus des pôles de Mars dans un « panache polaire », et à partir d’un vaste nuage de gaz entourant Mars. L’équipe scientifique a déterminé que près de 75 pour cent des ions qui s’échappent proviennent de la région de la queue, près de 25 pour cent sont de la région du panache, avec seulement une contribution mineure du grand nuage.

Les régions anciennes de Mars montrent les traces d’eau en abondance – telles que des reliefs ressemblant à des vallées creusées par des rivières et des dépôts minéraux qui ne se forment qu’en présence d’eau liquide. Ces caractères ont conduit les scientifiques à penser qu’il y a des milliards d’années l’atmosphère de Mars était beaucoup plus dense et assez chaude pour former des rivières, des lacs et peut-être même des océans d’eau liquide.

Récemment, des chercheurs utilisant le satellite Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA ont observé l’apparition saisonnière de sels hydratés, témoignant de la présence d’eau liquide saumâtre sur Mars. Cependant, l’atmosphère martienne actuelle est beaucoup trop froide et ténue pour permettre des quantités importantes ou durables d’eau liquide en surface.

« L’érosion par le vent solaire est un mécanisme important pour la perte atmosphérique, et il a été suffisamment important pour contribuer à des changements significatifs du climat martien », a déclaré Joe Grebowsky,  responsable scientifique du Goddard Space Flight Center pour MAVEN. « MAVEN étudie également d’autres processus de perte – tels que les pertes due à l’impact des ions ou à l’échappement d’atomes d’hydrogène – et celles-ci ne feront qu’augmenter l’importance de l’échappement de l’atmosphère. »

L’érosion de la haute atmosphère martienne par les vents solaires présentée en vidéo (doc. NASA-GSFC/CU Boulder LASP/University of Iowa)

Le but de la mission de MAVEN de la NASA, lancée vers Mars en Novembre 2013, est de déterminer l’importance des pertes d’atmosphère et d’eau de la planète dans l’espace. C’est la première mission consacrée à la compréhension du rôle du soleil sur les changements atmosphériques de la planète rouge. MAVEN a opéré autour de Mars depuis un peu plus d’un an et achèvera la partie principale de sa mission scientifique le 16 novembre 2016.

Commentaire :

Rien de bien nouveau sur le fond. Par contre nous avons maintenant des chiffres : 100 grammes par seconde, pertes pour 75 % dans la queue, et sans doute beaucoup d’autres. Les modèles vont maintenant tourner pour nous donner des simulations d’évolutions.

De toute façon ceux qui comptent sur l’atmosphère martienne pour bénéficier d’une certaine protection contre les radiations ou pour alimenter des installations d’ISRU, ne doivent pas s’inquiéter, il restera suffisamment d’atmosphère autour de Mars pendant les prochains millénaires pour satisfaire à leurs besoins.

Pour la terraformation, c’est une autre affaire. Il faut bien voir que Mars est structurellement une planète qui ne peut entretenir et conserver une atmosphère épaisse. Alors causer la dévastation de la surface pour une période qui sera forcément courte (même si l’a encore on parle en millénaires), vaut-il vraiment la peine? Personnellement je ne le pense pas, d’autant qu’on risquerait de perdre (et c’est un euphémisme) toutes traces scientifiques utilisables du passé de Mars.

Pierre Brisson