Le mystère de la calotte polaire australe de Mars résolu

Grâce aux données du vaisseau spatial Mars Express de l'ESA, les scientifiques peuvent désormais mieux expliquer pourquoi la calotte glaciaire australe résiduelle de Mars est mal placée: le système de temps martien est à blâmer, ainsi que le plus grand cratère d'impact sur Mars, bien que celui-ci ne soit pas situé à proximité du pôle Sud.


Mars possède des calottes polaires gelées comme la Terre, mais à la différence de celle-ci, ces calottes sont constituées aussi bien de glace de dioxyde de carbone que de glace d'eau. Pendant l'été de l'hémisphère Sud, une grande partie de la calotte glaciaire sublime, un processus dans lequel la glace retourne directement en gaz, laissant ce qui est connu sous le nom de calotte polaire résiduelle. Le problème est que tandis que la calotte d'hiver est à peu près symétrique au pôle Sud, la calotte résiduelle est décalée d'environ trois à quatre degrés.

Ce déplacement, qui a déconcerté les scientifiques planétaires pendant des années, a été résolu par des scientifiques en 2005 mais désormais, grâce à Mars Express de l'ESA, de nouvelles informations sont disponibles pour expliquer le déplacement.

Marco Giuranna de l'Istituto di Fisica dello Spazio Interplanetario CNR (IFSI) de Rome, et ses collègues ont utilisé le Spectromètre Fourier Planétaire (PFS) de Mars Express pour mesurer la température de l'atmosphère martienne depuis le sol jusqu'à une altitude de 50 kilomètres au-dessus de la région polaire sud.

L'équipe a utilisé les profils pour cartographier la manière dont l'atmosphère varie en température et suivant d'autres caractéristiques sur plus de la moitié de l'année martienne. Ils ont surveillé la manière dont le dioxyde de carbone s'imbrique dans la calotte glaciaire australe lorsque l'automne martien se change en hiver. "Ce n'est pas un processus franc. Nous avons constaté que deux systèmes régionaux de temps se sont développés de la mi-automne jusqu'à la fin de l'hiver," indique Giuranna.

Ces systèmes climatiques sont induits par de forts vents d'est qui caractérisent la circulation atmosphérique martienne aux latitudes moyennes. Ils soufflent directement dans Hellas Basin, la plus grande structure d'impact sur Mars avec un diamètre de 2300 kilomètres et une profondeur de 7 kilomètres. La profondeur et la forte élévation des parois du cratère guident les vents et créent ce qu'on appelle des ondes de Rossby sur Terre.

Ces ondes redirigent les vents de haute altitude sur Mars et forcent le système climatique vers le pôle Sud. Dans l'hémisphère Ouest de Mars, ceci crée un fort système à basse pression près du pôle Sud, et un système à haute pression dans l'hémisphère Est, à nouveau près du pôle Sud.

Giuranna a constaté que la température du système à basse pression est souvent au-dessous du point de condensation pour le dioxyde de carbone, aussi le gaz se condense et tombe du ciel sous forme de neige et s'accumule au sol sous forme de gel. Dans le système à haute pression, les conditions ne sont jamais appropriées pour la neige, aussi seul le gel au sol se produit. Par conséquent, la calotte polaire sud est construite par deux mécanismes différents.

Les secteurs qui ont une couverture neigeuse étendue ne subliment pas en été parce qu'ils reflètent plus de lumière du Soleil dans l'espace que la surface gelée. Les particules gelées tendent à être plus grandes que les grains de neige et à avoir des surfaces plus approximatives. La texture irrégulière emprisonne plus de lumière du Soleil, induisant la sublimation.

Ainsi le secteur ouest de la calotte polaire australe, fait de neige et de gel, non seulement possède une plus grande quantité de glace de dioxyde de carbone déposée mais la sublime également plus lentement pendant l'été, alors que le secteur est formé de gel disparaît complètement. Ceci explique pourquoi la calotte résiduelle n'est pas symétriquement placée autour du pôle sud.

"Le phénomène a constitué une énigme martienne pendant de nombreuses d'années," déclare Giuranna. Grâce à Mars Express, les scientifiques planétaires comprennent maintenant une nouvelle facette de ce stupéfiant monde étranger.