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Posté par Michel le Dimanche 30/12/2012 à 00:00
Un volcanisme récent sur Vénus ?
Depuis plusieurs décennies, les planétologues se demandent si Vénus possède encore des volcans en activité. Une équipe du LATMOS, en utilisant les données de la sonde Venus Express, a mis en évidence des variations surprenantes du dioxyde de soufre (SO2) au sommet des nuages de Vénus. Une des hypothèses possibles pour expliquer ces variations serait justement liée à la présence d'un volcanisme contemporain sur Vénus.


Vénus
Crédit: NASA/JPL

Vénus et la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre planètes...) ont longtemps été considérées comme jumelles (On désigne par le terme jumelles un dispositif optique binoculaire grossissant destiné à l'observation d'objets à distance, constitué de deux lunettes symétriques montées en parallèle.): masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps...) et taille semblables, voisines dans le système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets définis gravitant autour de lui (autrement dit, notre système...). Mais tandis que les conditions sur Terre sont favorables à la vie (La vie est le nom donné :) telle que nous la connaissons, Vénus est constamment entourée de nuages d'acide (Un acide est un composé chimique généralement défini par ses réactions avec un autre type de composé chimique...) sulfurique épais d'une vingtaine de kilomètres, au sommet desquels des vents d'Est violents balaient la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la...) constamment, en en faisant le tour en moins de quatre jours (un phénomène appelé super-rotation). Sous ces nuages se trouve une atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) constituée principalement de dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone (appelé parfois, de façon impropre « gaz carbonique ») est un composé chimique composé d'un atome de carbone et de deux atomes d'oxygène et dont la formule brute est : CO2.) tellement épaisse qu'elle exerce à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière...) de Vénus une pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) aussi grande que celle qui règne à un kilomètre (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en 1/299 792 458 seconde.) de profondeur dans nos océans (Océans stylisé Ωcéans est un documentaire français réalisé par Jacques Perrin et Jacques Cluzaud dont le tournage a commencé en 2004 et produit en 2009.). L'effet de serre (L'effet de serre est un processus naturel qui, pour une absorption donnée d'énergie électromagnétique, provenant du Soleil (dans le cas des corps du système solaire) ou d'autres étoiles...) engendré par cette atmosphère colossale entraîne des températures au sol d'environ 470°C, de jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport...) comme de nuit, aux pôles comme à l'équateur.

L'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait...) radar (Le radar est un système qui utilise les ondes radio pour détecter et déterminer la distance et/ou la vitesse d'objets tels que les avions, bateaux, ou encore la pluie. Un émetteur envoie des ondes radio, qui...), capable de percer cette atmosphère, a révélé plus de mille structures volcaniques et fourni (Les Foúrnoi Korséon (Grec: Φούρνοι Κορσέων) appelés plus...) des éléments en faveur d'un possible "resurfaçage" périodique par des écoulements de lave (La lave est une roche en fusion, plus ou moins fluide, émise par un volcan lors d’une éruption. La lave est issue d'un magma, réserve de roche en fusion située dans...). En étudiant les émissions infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes.) de tels écoulements solidifiés près d'un sommet volcanique, Venus Express (Venus Express est une sonde spatiale de l'Agence spatiale européenne (ESA) ayant pour objectif d'étudier la planète Vénus. C'est la première mission d'exploration de l'ESA en direction de Vénus et la première à visiter cette planète depuis le...) avait déjà permis de déterminer que ces écoulements ont eu lieu au cours des 2,5 derniers millions d'années, un passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble des configurations successives du monde et s'oppose au futur sur une échelle des temps...) très proche à l'échelle géologique. Mais aucune preuve en faveur d'un volcanisme réellement contemporain n'a pu être trouvée de cette manière, et le débat (Un débat est une discussion (constructive) sur un sujet, précis ou de fond, annoncé à l'avance, à laquelle prennent part des individus ayant des avis, idées, réflexions ou opinions divergentes pour le sujet...) fait encore rage (La rage est une maladie virale grave touchant les mammifères dont l'Homme. Elle est causée par un virus qui provoque une encéphalite. Zoonose assez commune, elle touche surtout les carnivores. Les symptômes sont...).

La dernière contribution à ce débat vient des observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et...) du spectromètre (Un spectromètre est un appareil de mesure permettant d'étudier de décomposer une quantité observée — un faisceau lumineux en spectroscopie, ou bien un mélange de molécules par exemple en...) ultraviolet (Le rayonnement ultraviolet (UV) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde intermédiaire entre celle de la lumière visible et celle des rayons X.) SPICAV à bord de la sonde (Une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'Homme pour explorer de plus près des objets du système solaire et, pour certaines, l'espace qui est au-delà. Cela...) européenne Venus Express (Express est un langage informatique servant à spécificier formellement des données. Il a fait l'objet d'une normalisation (ISO 10303-11).), en opération depuis 2006 autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit...) de la planète. Ces données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) montrent que la concentration en dioxyde de soufre (Le soufre est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole S et de numéro atomique 16.) (SO2) au-dessus des nuages a crû jusqu'à environ 1 000 parties par milliard (Un milliard (1 000 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf millions neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf...) en volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) (ppbv) entre 2006 et 2007, puis a amorcé un long déclin au cours des cinq années suivantes jusqu'à atteindre en moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils...) seulement 100 ppbv début 2012. Une telle évolution avait déjà été observée au cours des années 1980 par la mission américaine Pioneer Venus, la seule autre mission à avoir mesuré le SO2 pendant plusieurs années d'affilée.


Graphique des abondances de dioxyde de soufre
Crédits: E. Marcq et al. (Venus Express) ; L. Esposito et al. (données plus anciennes)

Puisqu'il n'y a pas de saisons sur Vénus, les auteurs suggèrent deux pistes d'explications possibles: des périodes d'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) volcanique ou bien des variations à long terme de la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) atmosphérique.

"Le dioxyde de soufre est un indicateur précieux pour étudier les processus qui ont lieu dans la haute atmosphère de Vénus" affirme Emmanuel Marcq (LATMOS/Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines), premier auteur de l'article. "Le SO2 est un constituant relativement abondant de façon permanente dans la basse atmosphère de Vénus. Un approvisionnement régulier des hautes couches a lieu grâce à la circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles sur une route.) atmosphérique ascendante en provenance de la basse atmosphère. Quand ce gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de...) arrive au-dessus des nuages, il est rapidement détruit par le rayonnement (Le rayonnement est un transfert d'énergie sous forme d'ondes ou de particules, qui peut se produire par rayonnement électromagnétique (par exemple : infrarouge) ou...) ultraviolet du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine...), ce qui lui confère une durée de vie très courte, de l'ordre de 24 heures (L'heure est une unité de mesure  :), dans la haute atmosphère. Cela implique que les variations observées de la concentration de SO2 à 70 km d'altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et...) ne peuvent s'expliquer que par des variations dans l'alimentation des hautes couches par la basse atmosphère."

Bien que SO2 soit présent en concentration élevée dans les panaches volcaniques, les auteurs de l'article suggèrent plutôt que l'augmentation observée avant 2007 soit indirecte, via un panache d'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de...) chaud capable de donner un coup de pouce à la circulation habituelle. "Une éruption volcanique explosive, comparable ou plus forte encore que celle du Pinatubo en 1991 sur Terre, pourrait agir comme un piston, poussant une colonne de gaz jusqu'aux niveaux où l'on peut l'observer" ajoute Jean-Loup Bertaux, co-auteur de l'article et responsable de l'instrument SPICAV. "Ce surcroît de convection (La convection est un mode de transfert de chaleur où celle-ci est advectée (transportée-conduite, mais ces termes sont en fait impropres) par au moins un fluide. Ainsi durant la cuisson...) serait capable d'amener du dioxyde de soufre au-dessus des nuages et d'augmenter de façon temporaire sa concentration."

Néanmoins, la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe de choses.) de SO2 dans la basse atmosphère est restée très stable à des niveaux élevés depuis plus d'une décennie (Une décennie est égale à dix ans. Le terme dérive des mots latins de decem « dix » et annus « année.), et aucune augmentation simultanée de l'émission thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur...) de la surface n'a été observée. Ceci suggère une autre possibilité pour expliquer l'augmentation du dioxyde de soufre, à savoir une évolution de la circulation atmosphérique se manifestant entre autres par une alimentation accrue de la basse vers la haute atmosphère. "Pendant les périodes où le SO2 est peu abondant, il y en a d'habitude davantage vers les pôles que près de l'équateur car le rayonnement UV destructeur (En programmation orientée objet, le destructeur d'une classe est une méthode lancée lors de la destruction d'un objet afin de récupérer les ressources dont...) est moins intense près des pôles", rapporte Emmanuel Marcq. "Cependant, cette distribution s'inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de composition interne · notée multiplicativement, est un élément y tel que x·y = y·x = 1, si 1 désigne...) en 2006-2007 lorsque SO2 est abondant. Cela s'explique par un accroissement de la circulation ascendante à proximité de l'équateur en provenance de l'atmosphère profonde perpétuellement riche en SO2. De plus, la brillance des nuages observée en lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm...) ultraviolette a décru sur ce même laps de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.). Il est possible que des variations sur de longues périodes aient lieu dans la circulation atmosphérique et que cela affecte les réactions chimiques qui maintiennent la couverture nuageuse de Vénus".

"Notre compréhension de la circulation atmosphérique est loin d'être complète" d'après Jean-Loup Bertaux "mais nous pensons qu'il y a, comme sur Terre, deux cellules de Hadley au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du torse d'un animal, et en particulier celle des mammifères qui...) desquelles l'air monte près de l'équateur, se dirige au niveau du sommet des nuages vers les pôles, puis redescend vers la surface avant de retourner à l'équateur. Quelle que soit l'explication véritable, il semble bien que l'évolution de la répartition du dioxyde de soufre entre les pôles et l'équateur ainsi que les variations globales observées sont cohérentes avec des fluctuations dans l'approvisionnement au voisinage (La notion de voisinage correspond à une approche axiomatique équivalente à celle de la topologie. La topologie traite plus naturellement les notions globales comme la continuité qui s'entend ici comme la continuité en tout...) de l'équateur."

"Il n'y a que très peu de moyens de rechercher les preuves d'une activité volcanique contemporaine sur Vénus" confie Håkan Svedhem, responsable scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les...) à l'ESA de la mission Venus Express. "Puisque qu'il n'y a pas d'autre sonde actuellement en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) autour de Vénus, seule Venus Express est en mesure de trouver de telles preuves. Bien qu'il ne soit pas encore possible de trancher entre les différentes explications, les données mesurées par SPICAV relancent le débat et montrent une fois de plus les similarités profondes entre les processus physiques à l'œuvre sur les planètes telluriques".


Référence:

Emmanuel Marcq, Jean-Loup Bertaux, Franck Montmessin, Denis Belyaev, Variations of sulphur dioxide at the cloud top of Venus's dynamic atmosphere, Nature Geosciences, on line 2 december 2012
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Source: CNES - 13/12/2012