Les calottes polaires de Mars

Publié par Adrien le 04/10/2020 à 09:00
Source: CNRS INSU - Frédéric Schmidt, GEOPS
Mars est une planète très spéciale. Composée à 95% de CO2, son atmosphère, gonfle et se dégonfle deux fois par an. En effet il y fait tellement froid (-130°C) pendant l'hiver polaire que le CO2 de l'air "gèle" (on dit que l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) se "condense") et se dépose en surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent...) créant une calotte polaire saisonnière. Au printemps (Le printemps (du latin primus, premier, et tempus, temps, cette saison marquant autrefois le début de l'année) est l'une des quatre saisons des zones tempérées, précédant...), les rayons 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 jaune, et composée...) apportent suffisamment d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) pour que la glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) de CO2 se "sublime" et passe en phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) gazeuse. Ce phénomène a lieu dans l'hémisphère Nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) et dans l'hémisphère Sud (L'hémisphère sud ou hémisphère austral est la moitié du globe terrestre qui s'étend entre l'équateur et le pôle Sud. En astronomie,...) créant une oscillation (Une oscillation est un mouvement ou une fluctuation périodique. Les oscillations sont soit à amplitude constante soit amorties. Elles répondent aux mêmes équations quel que soit le...) bi-annuelle de pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.). Cependant, il ne pleut jamais du CO2 liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) sur Mars car les conditions de pression ne le permettent pas.


Image du cratère Korolev. © ESA, Roscosmos, CaSSIS Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on...) Team.

L'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) y est présente également sous forme de vapeur () et de glace. De la même manière, la vapeur d'eau atmosphérique se condense sous forme de glace sur les points froids et se sublime dès le retour du soleil. Actuellement, l'eau liquide n'est pas présente, sauf peut-être dans certaines conditions qui restent encore très débattues dans la communauté 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.).

Même si ces échanges de volatils sont connus depuis les années 1970, il reste de nombreuses interrogations sur la microphysique de ces interactions. Pourquoi dans certains endroits, la glace de CO2 est transparente et produit des geysers de poussières ? Comment les dépôts saisonniers deviennent-ils de plus en plus brillants durant le printemps ? Comment se sont formées les calottes polaires glaciaires "permanentes" de plusieurs kilomètres (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.) d'épaisseurs ? Quel est le lien avec les tempêtes de poussières globales de Mars ? Malgré toutes les avancées, aucun modèle n'arrive à prédire ces phénomènes micro-physiques complexes, nécessaire à la bonne compréhension 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 météorologie qui désigne...) martien (Martien est un nom générique qui désigne plusieurs types de créatures imaginaires censées vivre sur mars. Selon la version la plus répandue,...).

Pour répondre à ces questions, les chercheurs proposent différentes pistes. En premier lieu, l'expérimentation (L'expérimentation est une méthode scientifique qui consiste à tester par des expériences répétées la validité d'une hypothèse et à obtenir des données quantitatives permettant de...) en laboratoire permet de simuler à petite échelle les interactions fines entre poussière, glace d'eau et de CO2. Cette approche permet de mettre à 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....) des comportements parfois inattendus, comme des écoulements de formes étranges. Par ailleurs, les nombreuses missions ont permis l'acquisition (En général l'acquisition est l'action qui consiste à obtenir une information ou à acquérir un bien.) de 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.) par télédétection (La télédétection désigne, dans son acception la plus large, la mesure ou l'acquisition d'informations sur un objet ou un phénomène, par l'intermédiaire d'un instrument de mesure n'ayant pas de contact avec...) avec des instruments 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.) permettant de collecter des images, sur des centaines de couleurs différentes (des centaines de longueurs d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière. Une onde...) différentes) et plusieurs géométries de prise de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) pour le même objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette...) au sol. Les scientifiques disposent d'images jusqu'à 25 cm de résolution permettant de suivre l'évolution des surfaces martiennes. Cependant les phénomènes en jeu étant très dynamiques, et les acquisitions étant séparées de quelques semaines, il est parfois difficile de "combler les trous". Enfin, la troisième approche est la simulation numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information ayant été quantifiée et...) qui permet de faire le lien entre les résultats en laboratoire et l'analyse de données afin de préciser, tester et valider les hypothèses.

Les prochaines années promettent d'être riches sur ce sujet car les trois approches sont en effervescence. Il y a actuellement 5 satellites (Satellite peut faire référence à :) artificiels en orbite toujours fonctionnels. Dans les prochains mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.), Tianwen-1 (Chine) et Hope (Emirat Arabes Unies) devraient compléter notre vision de la Planète Rouge (Planète rouge (Red Planet) est un film américain réalisé par Antony Hoffman, sorti en 2000.).
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