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Posté par Adrien le Lundi 28/08/2017 à 00:00
Avis de tempête de neige sur Mars !
Il neige la nuit sur Mars et les chutes de neige sont particulièrement rapides, associées à de violentes tempêtes. C'est la surprenante conclusion d'une étude menée par une équipe de planétologues du Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMD), de l'Université de Stanford (USA) et du Laboratoire Atmosphères Milieux Observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens...) Spatiales (LATMOS). L'identification de ce nouveau phénomène permet d'expliquer d'énigmatiques observations depuis l'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.) et le sol de la planète Mars, et donne une nouvelle vision, bien plus dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :), des nuages d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) sur cette planète. Ces résultats ont été publiés le 21 août 2017 dans la revue Nature Geoscience.

Sur Mars comme sur 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...), des nuages d'eau apparaissent dans l'atmosphère. Les nuages martiens se forment par condensation (La condensation est le nom donné au phénomène physique de changement d'état de la matière qui passe d'un état dilué (gaz) à un état...) de la vapeur () d'eau atmosphérique en de petites particules de glace (La glace est de l'eau à l'état solide.). Ces nuages sont une composante essentielle du climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une région donnée pendant une période de temps donnée. Il se distingue de la...) de Mars, car ils influencent le transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies...) de vapeur d'eau à grande échelle et la forte variation saisonnière des dépôts de glace dans les régions polaires.


Schéma récapitulatif, "Sketch-up", News & views, Nature Geoscience. Crédits: James Tuttle Keane.

Sur Terre, les nuages d'eau sont très fréquemment associés à des tempêtes convectives et des précipitations d'eau et de neige (La neige est une forme de précipitation, constituée de glace cristallisée et agglomérée en flocons pouvant être ramifiés d'une infinité de façons. Puisque...). Sur Mars, il n'en est rien: les nuages martiens ne donnent pas naissance à des mouvements convectifs de l'atmosphère et les précipitations de neige se limitent à une lente (La Lente est une rivière de la Toscane.) sédimentation des particules de glace d'eau depuis le nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en suspension dans l’atmosphère. L’aspect d'un nuage dépend de la lumière qu’il reçoit, de la nature, de la...). Du moins le pensait-on avant la parution de l'étude présente menée par une équipe de chercheurs dirigée par un 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 méthodes scientifiques.) du Laboratoire de Météorologie Dynamique / Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le...) Pierre Simon Laplace.


Figure 1: Description de la hiérarchie des outils de modélisation employés dans l'étude. La couverture nuageuse nocturne sur Mars est prédite par un modèle de climat global [a], avant d'être raffinée par un modèle régional dit méso-échelle qui permet de mettre en évidence les couches de mélanges sous les nuages d'eau martiens. Un second raffinement d'échelle est alors employé via un modèle aux grand tourbillons [c] qui permet de mettre en évidence les puissants courants descendants associés à ces nuages et qui donnent naissance aux précipitations rapides de neige. [a] Crédits: Mars Climate Database (LMD/ESA/CNES). [b,c] Crédits: figures de l'article Spina et al., Nature Geoscience.

Les chercheurs ont démontré, par une série de simulations numériques explorant l'atmosphère de Mars à des échelles spatiales inédites [Figure 1], que chaque nuit sur Mars des tempêtes de neige convectives font 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...) dans certaines régions. La découverte de ce phénomène permet d'expliquer pour la première fois deux mystérieuses observations obtenues par des missions spatiales récentes [Figure 2]: des couches mélangées nocturnes, révélées par radio-occultations depuis l'orbite, et des précipitations sous les nuages de glace d'eau, révélées par sondage ( Un sondage peut désigner une technique d'exploration locale d'un milieu particulier. Un sondage peut également être une méthode statistique...) atmosphérique via un laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser provient de l'acronyme anglo-américain « light amplification...) embarqué sur l'atterrisseur (Un atterrisseur (lander en anglais) désigne en dans le domaine de l'astronautique un engin spatial embarqué dans un véhicule spatial destiné à se poser sur la surface d'un astre (ou d'un satellite)....) Phoenix.


Figure 2: Les simulations inédites réalisées dans l'étude permettent de résoudre deux mystères posés par des observations récentes de la planète Mars. [Gauche] Dans les nuages de glace d'eau des régions équatoriales, les orbiteurs Mars Global Surveyor et Mars Reconnaissance Orbiter (Mars Reconnaissance Orbiter (acronyme : MRO) est une sonde spatiale américaine actuellement en orbite autour de Mars. Son lancement, initialement...) ont révélé des couches de mélange nocturnes dans la basse atmosphère de Mars, traduisant l'existence de puissants mouvements 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 des...). [Droite] Le sondeur LIDAR (La télédétection par laser ou LIDAR, acronyme de l'expression en langue anglaise « Light Detection and Ranging »,...) à bord de Phoenix a découvert sous les nuages des régions polaires des structures de précipitation appelées virga. [images sondes] Crédits: NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est l'agence gouvernementale responsable du...). [globe mars] Crédits: Mars Climate Database (LMD/ESA/CNES); [figure droite] Crédits: Hinson et al. Icarus 2014 (Elsevier); [figure gauche] Whiteway et al. Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour...) 2009 (AAAS) Crédits: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/Canadian Space Agency; [figure bas] figures de l'article Nature Geoscience.

Comment ces tempêtes de neige se déclenchent-elles ? Ce sont des phénomènes nocturnes qui résultent de la déstabilisation de l'atmosphère causée par le refroidissement par émission de rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) 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...) des particules de glace d'eau. Il s'ensuit de puissants mouvements convectifs 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,...) du nuage et en dessous, insoupçonnés avant l'étude détaillée des chercheurs. Les particules de glace d'eau qui forment le nuage sont transportées dans les courants descendants, ce qui leur permet de précipiter à toute vitesse (On distingue :), formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de hauteur : plus la fréquence est élevée, plus la hauteur perçue est haute et inversement....) les virgas détectées par 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,...) Phoenix et observées également sur Terre.

La découverte de tempêtes de neige sur Mars est importante pour la compréhension du climat de Mars, et pour sa future exploration (L'exploration est le fait de chercher avec l'intention de découvrir quelque chose d'inconnu.) robotique et humaine. En effet, ces tempêtes locales mélangent fortement l'eau dans l'atmosphère de Mars, et leur impact n'est pas pris en compte dans les modèles de climat martien (Martien est un nom générique qui désigne plusieurs types de créatures imaginaires censées vivre sur mars. Selon la version la plus répandue, les martiens,...) existants. Les implications des travaux des chercheurs s'étendent même au passé récent de Mars, lorsque les conditions de forte obliquité de la planète ont donné lieu à un cycle de l'eau plus intense et à un déplacement des grands glaciers des pôles vers les tropiques.

[b]Source:
CNRS-INSU
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