Comment Mars perd son atmosphère ?

La sonde MAVEN a aidé les chercheurs à comprendre l’érosion de l’atmosphère ténue de Mars, un processus qui a commencé il y a plusieurs milliards d’années.

À présent surnommée la planète rouge par ses voisins les terriens, Mars n’a pas toujours eu cette teinte devenue synonyme d’un monde aride et stérile. Nombreux sont les sites en effet qui autrefois furent des vallées fluviales, d’anciennes plaines inondées, des lacs ou des mers. Le cratère Gale par exemple, où est en mission Curiosity depuis août 2012, des ruisseaux descendaient autrefois des reliefs environnant remplissant par intermittence et à des niveaux variables, durant des centaines de millions d’années, cette cuvette. Les investigations du rover géologue ont montré qu’il y avait un lac et d’ailleurs la base du mont Sharp, au centre de la dépression, est constitué de dépôts sédimentaires. Cela remonte à environ 3,5 milliards d’années pour les traces les plus récentes. À cette période, Mars était encore un monde potentiellement habitable. Le Soleil possédait alors vraisemblablement deux planètes bleues. Mais le destin de cette petite planète (6 792 km de diamètre) allait basculer. De planète enveloppée d’un épais manteau atmosphérique qui la maintenait au chaud, elle s’est progressivement déshabillée. C’était inexorable…

Puisque sa graine à l’origine de son champ magnétique s’est refroidie plus vite du fait de sa taille, Mars, deux fois plus petite et dix fois moins massive que la Terre, a de la peine à retenir son atmosphère. Comme l’ont montré les recherches menées avec la sonde MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) depuis son arrivée en orbite le 21 septembre 2014, l’atmosphère très ténue continue de s’effilocher. Le rythme moyen est de 100 grammes par seconde. Cela peut paraitre dérisoire, mais cela dure depuis plusieurs milliards d’années… « C’est comme des centimes volés chaque jour dans une caisse, au bout du compte la perte devient significative », illustre Bruce Jakosky, de l’université du Colorado, qui dirige la mission. À l’origine de cette érosion : le vent solaire. Le flux de particules expulsé en permanence de notre étoile à une vitesse moyenne de 1,6 million de km/h. Il ionise les atomes dans son atmosphère résiduelle et cela va d’autant plus vite lorsque surviennent des tempêtes solaires accompagnées d’éjection de masse coronale comme les chercheurs ont pu le constater le 8 mars 2015. Le taux d’évasion est alors multiplié par dix. Pour l’auteur principal de l’article paru dans Science and Geophysical Research Letters, « […] nous pensons que ce taux était bien plus élevé il y a des milliards d’années lorsque le Soleil était plus jeune et plus actif. » Trois régions où l’atmosphère prend la fuite ont été identifiées : la queue, à l’opposé de la face qui fait front à la charge de protons et d’électrons du Soleil, les régions polaires où des aurores sont parfois observées par MAVEN dans l’ultraviolet et un nuage de gaz qui enrobe Mars. Pour l’essentiel, 75 %, c’est la première qui est touchée suivie des pôles (environ 25 %).

La combinaison du vent solaire et des tempêtes solaires apparait donc comme l’acteur majeur de cette perte de l’atmosphère. À ce rythme, Mars devrait l’avoir complètement perdue dans 3,5 milliards d’années. « Comprendre ce qui est arrivé à l’atmosphère de Mars va éclairer notre connaissance de la dynamique et de l’évolution de n’importe quelle atmosphère planétaire, a commenté John Grunsfeld, administrateur associé des missions de la NASA à Washington. Apprendre sur ce qui peut causer des changements à l’environnement d’une planète passant d’un milieu qui pourrait accueillir des microbes à sa surface à un autre qui n’est pas important de savoir est une question clé qui a été abordé dans les voyages de la NASA vers Mars. » Au moyen de MAVEN, les planétologues souhaiteraient aussi évaluer les quantités d’eau perdues. Les traces d’oxygène moléculaire qui ont été détectées pourraient en témoigner.

atmosphère de Mars vent solaire

L’atmosphère de Mars effeuillée par le vent solaire

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