Le mystère de la calotte polaire australe de Mars résolu
Publié par Michel le 23/09/2008 à 00:00
Source: ESA & Gilbert Javaux - PGJ Astronomie
Illustration: ESA/ Image Courtesy of F. Altieri (IFSI-INAF) and the OMEGA team
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 ( Pour le cratère d'origine volcanique, voir Cratère volcanique Pour le cratère d'origine météoritique, voir Cratère d'impact Pour le cratère formé à la suite...) d'impact sur Mars, bien que celui-ci ne soit pas situé à proximité du pôle Sud (Le pôle Sud est le point le plus au sud de la surface de la Terre, diamétralement opposé au pôle Nord. Il est situé sur le continent Antarctique.).


La calotte polaire australe de Mars vue 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, l'espace qui est au-delà. Cela...) Mars Express (Mars Express est le nom d'une mission spatiale de l'Agence spatiale européenne (ESA), qui a pour objectif l'étude de Mars.).
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Mars possède des calottes polaires gelées comme 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....), mais à la différence de celle-ci, ces calottes sont constituées aussi bien de glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) de dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone, communément appelé gaz carbonique ou anhydride carbonique, est un composé chimique composé d'un atome de carbone et de deux atomes d'oxygène et dont la formule brute est : CO2....) que de glace d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.). Pendant l'été de 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, ce terme désigne la partie du ciel située au sud de...), une grande partie de la calotte glaciaire sublime, un processus dans lequel la glace retourne directement en 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 volume propre : un...), laissant ce qui est connu sous le nom de calotte polaire résiduelle. Le problème est que tandis que la calotte d'hiver (L'hiver est une des quatre saisons des zones tempérées.) est à peu près symétrique au pôle Sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.), la calotte résiduelle est décalée d'environ trois à quatre degrés.

Ce déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles orientés. En psychanalyse, le déplacement est mécanisme de défense déplaçant la valeur, et finalement le sens En architecture...), qui a déconcerté les scientifiques planétaires pendant des années, a été résolu par des scientifiques en 2005 mais désormais, grâce à Mars Express (Express est un langage informatique servant à spécificier formellement des données. Il a fait l'objet d'une normalisation (ISO 10303-11).) 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 (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 spectrométrie de masse — en ses...) Fourier Planétaire (Un planétaire désigne un ensemble mécanique mobile, figurant le système solaire (le Soleil et ses planètes) en tout ou partie. Généralement...) (PFS) de Mars Express pour mesurer la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de...) de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) martienne depuis le sol jusqu'à une 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...) de 50 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...) 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 (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) martienne. Ils ont surveillé la manière dont le dioxyde de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) s'imbrique dans la calotte glaciaire australe lorsque l'automne (L'automne est l'une des quatre saisons des zones tempérées. Elle se place entre l'été et l'hiver.) 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, également nommés...) se change en hiver. "Ce n'est pas un processus franc. Nous avons constaté que deux systèmes régionaux de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) 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 (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles sur une route.) atmosphérique martienne aux latitudes moyennes. Ils soufflent directement dans Hellas Basin, la plus grande structure d'impact sur Mars avec un diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le diamètre est aussi la...) 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 (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) 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 (L’ouest est un point cardinal, opposé à l'est. C'est la direction vers laquelle se couche le Soleil à l'équinoxe, le couchant (ou ponant).) de Mars, ceci crée un fort système à basse pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) 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 (Graphie) de 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 condensé (solide ou liquide). On...) pour le dioxyde de carbone, aussi le gaz se condense et tombe du ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) sous forme 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 les...) 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 (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 (violet) à 780nm (rouge). La lumière est intimement liée à la...) du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification...) dans l'espace que la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...) 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 (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 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 (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou autocomplétion, est une fonctionnalité informatique permettant à l'utilisateur de limiter la quantité...). Ceci explique pourquoi la calotte résiduelle n'est pas symétriquement placée 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 constituent les 5 genres Erythrotriorchis, Kaupifalco,...) 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 (Le mot monde peut désigner :) étranger.

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