Les mystères du champ magnétique de Mars

Publié par Redbran le 06/02/2021 à 13:00
Source: CNRS INSU
En 1997, les toutes premières mesures orbitales du satellite MGS (Mars Global Surveyor) nous ont fait comprendre que si Mars ne possède plus de champ magnétique global et dynamique (comme la Terre), les roches de sa surface ont enregistré des traces de l'existence passée d'une dynamo (Abréviation de dynamoélectrique, dynamo désigne une machine à courant continu fonctionnant en...) martienne. S'il est difficile de savoir quand elle a cessé de fonctionner, des indices laissaient penser que la dynamo était déjà arrêtée à la mise en place des cratères gigantesques, c'est-à-dire il y a environ 4,1 milliards d'années.

Il s'agit d'un scénario qui ne permettait pas d'expliquer d'autres observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) comme le maintien d'une activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) volcanique à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...), qui a perduré pendant bien plus longtemps que cette durée supposée de l'activité interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la...).


© VR2Planets/LPG

Le champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux...) d'une planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de...) est dû à des mouvements de convection (La convection est un mode de transfert d'énergie qui implique un déplacement de...), à très grande échelle (La grande échelle, aussi appelée échelle aérienne ou auto échelle, est un...), et très profondément, produisant un courant électrique (Un courant électrique est un déplacement d'ensemble de porteurs de charge...), qui crée lui-même un champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) magnétique. C'est l'effet dynamo. Si une planète dispose d'un champ magnétique global, cela veut dire qu'à l'intérieur, il y a une couche fluide (Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette...), conductrice, et en mouvement. Dans le cas des planètes telluriques, ces mouvements ont lieu dans le noyau liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est...). Ils contribuent à refroidir le noyau, et donc à réchauffer le manteau. A la surface de la planète, cela se traduit notamment par du volcanisme.

Le satellite (Satellite peut faire référence à :) MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN), lancé en 2013, a mesuré le champ magnétique à une altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau...) plus basse que MGS. Nous avons analysé les mesures magnétiques au-dessus d'une structure volcanique proche de l'équateur. Cette structure, nommée "Lucus Planum (Planum (pluriel plana) est un mot d'origine latine qui désigne une surface plate, horizontale....)", s'est mise en place il y a environ 3,7 milliards d'années. Nous avons montré non seulement que la dynamo était toujours active à cette période mais que son intensité était aussi très forte. Sachant que l'aimantation est proportionnelle au champ magnétique ancien, cela nous encourage à mener des études sur l'intensité du champ magnétique passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble...), qui aurait pu être 10 ou 100 fois plus intense que le champ terrestre actuel.

Mars est âgé d'environ 4,5 milliards d'années. Si la dynamo a fonctionné jusqu'à 3,7 plutôt que 4,1 milliards d'années, cela signifie que sa durée a été le double de ce qu'on estimait ! Cela apporte des débuts de réponse à des choses qu'on ne comprenait pas. La question du champ magnétique n'est pas anodine car elle recoupe d'autres mystères martiens tels la disparition de son eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...) et de son atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :). En effet, non seulement, la construction d'une atmosphère se fait principalement avec du volcanisme, mais on pense que le champ magnétique global empêche aussi l'atmosphère de s'échapper. Enfin une quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) importante d'eau liquide (qui a existé sur Mars dans le passé) implique une atmosphère relativement épaisse.

Il y a donc des liens importants entre champ magnétique, volcanisme, atmosphère et eau liquide à la surface de Mars. Si MAVEN doit estimer la quantité d'eau qui a pu s'échapper de l'atmosphère martienne, depuis l'arrêt de la dynamo jusqu'à aujourd'hui, on comprend qu'il est nécessaire de tenir compte de la date d'arrêt de la dynamo.

A ce stade (Un stade (du grec ancien στ?διον stadion, du verbe...), nous ignorons encore comment, pourquoi et précisément quand le champ magnétique martien (Martien est un nom générique qui désigne plusieurs types de créatures...) a cessé de fonctionner. Les modélisateurs pourront peut-être apporter des réponses en utilisant ces nouvelles données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...). Pour en savoir plus, il faudrait poser et surtout déplacer un magnétomètre (Un magnétomètre est un appareil qui sert à mesurer l'aimantation d'un système. Il en existe...) à la surface, mais c'est techniquement très complexe. Ou encore collecter des échantillons et analyser leur aimantation. Et c'est l'un des objectifs à long terme de la mission Mars 2020, qui doit initier la prochaine étape de l'exploration (L'exploration est le fait de chercher avec l'intention de découvrir quelque chose d'inconnu.) martienne et le retour d'échantillons sur Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...) !

Auteur:
Benoit Langlais, Laboratoire de Planétologie (La planétologie est la science de l'étude des planètes. La discipline recouvre de nombreuses...) et Géodynamique, CNRS/Univ. Nantes/Univ. Angers.
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