Vénus: une atmosphère de plus en plus surprenante
Publié par Florent le 15/07/2006 à 00:00
Source: ESA
Illustrations: ESA / VIRTIS / MPS / Obs. de Paris-LESIA
Le 20 avril 2006, la sonde Venus Express commença une légère descente jusqu'à atteindre, le 7 mai, son orbite finale autour de la planète Vénus. Durant cette période et jusqu'à aujourd'hui, la sonde a travaillé sans relâche. Les nouvelles 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.) apportent déjà des informations sur des phénomènes jamais observés auparavant.

Un Vortex qui n'en finit pas d'étonner

Si les images du vortex 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.), acquises durant la première phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) orbitale de Venus Express (Venus Express est une sonde spatiale de l'Agence spatiale européenne (ESA) ayant pour objectif d'étudier la planète Vénus. C'est la première mission d'exploration de l'ESA en...), furent une énorme et excitante surprise pour les scientifiques, autant qu'une première historique, absolument personne n'était en mesure de s'attendre à une structure bien plus complexe qu'à première vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.). Les images infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière...) prises par le module VIRTIS (Ultraviolet/Visible/Near-Infrared spectrometer) ont permis non seulement d'obtenir la première vue claire du vortex ( dit "à œil double") mais également un aperçu "interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en cabinet...)" plus proche et plus précis de celui-ci.


Vue rapprochée du double vortex en infrarouge
Cliquer sur l'image pour voir l'animation (L'animation consiste à donner l'illusion du mouvement à l'aide d'une suite d'images. Ces images peuvent être dessinées, peintes, photographiées, numériques, etc.)

En effet VIRTIS est capable d'observer les différentes strates de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) vénusienne en changeant la longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est celle de...) 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...) d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le...). Chaque longueur d'onde offre une image d'une couche différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des nombres pour mesurer l'éventuel défaut de dualité...) de l'atmosphère. La première et surprenante conclusion d'une telle observation nous affirme que le Vortex du pôle Sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) adopte des formes très variées à mesure que l'on s'enfonce profondément dans l'atmosphère. "C'est comme si nous observions différentes structures à la place d'une seule" ajoute Pierre Drossart de l'observatoire de Paris (L'Observatoire de Paris est né du projet, en 1667, de créer un observatoire astronomique équipé de bons instruments permettant d'établir des cartes pour la navigation. Il vient en complément de...). " Et les nouvelles données obtenus nous montrent des différences de plus en plus importantes".

La raison qui expliquerait cette morphologie si particulière est encore inconnue. L'équipe chargée de VIRTIS, dont font partie Paul Drossart et Giuseppe Piccioni, est en plein travail d'investigation. L'idée est de construire avant tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) une carte 3D du phénomène pour tenter de mieux comprendre, par la suite, les forces mises en jeu et l'organisation (Une organisation est) de la structure.

Chasse aux nuages et aux vents

Grâce à une plus courte distance orbitale, Venus Express (Express est un langage informatique servant à spécificier formellement des données. Il a fait l'objet d'une normalisation (ISO 10303-11).), au moyen de VIRTIS et de sa principale caméra (Le terme caméra est issu du latin : chambre, pour chambre photographique. Il désigne un appareil de prise de vues animées, pour le cinéma, la télévision ou la vidéo.), a pu grandement détailler la structure nuageuse de l'atmosphère et apporter quelques informations non négligeables quant à sa dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :). En même temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), 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 —...) SpicaV/SOIR glanait des données sur sa composition chimique et ses températures.

Nous savions déjà que la morphologie du système nuageux était très complexe, une observation dans l'ultraviolet (Le rayonnement ultraviolet (UV) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde intermédiaire entre celle de la lumière visible et celle des rayons X.) montre des nuages zébrés de rayures grises peu contrastées et fines, une configuration probablement due à l'action des vents violents.

Une autre des importantes confirmations apportées par l'analyse du premier arrivage de données est la détection d'un système d'absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre entité, par exemple, un atome qui fait une transition entre deux niveaux d'énergie électronique. Le photon est détruit...) des UV.


Les bandes sombres sur la mosaïque indiquent la présence de l'absorbant

Dans ces régions sombres, la moitié de l'énergie solaire (L'énergie solaire est l'énergie que dispense le soleil par son rayonnement, directement ou de manière diffuse à travers l'atmosphère. Sur Terre, l'énergie solaire est à l'origine du cycle de l'eau et du vent. Le règne...) est absorbée et la substance à l'origine de ce phénomène représente encore une vrai énigme pour les scientifiques.

"Comprendre ce qui est à l'origine de telles marques UV et ce qui intensifie autant le pouvoir d'absorption est un des objectifs principaux de Venus Express" affirme Wojciech J. Markiewicz, de l'institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) Marx Planck et principal investigateur de la caméra VMC. " Nous avons maintenant la certitude de pouvoir les observer, nous allons donc tenter de comprendre quelle est leur source. En raison de cet important pouvoir d'absorption, elles (les marques UV) représentent une étape cruciale dans la compréhension de la balance thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur suivant différents phénomènes physiques,...) de la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour...) et de la dynamique de l'atmosphère".

Surprise au niveau de la surface atmosphérique

En observant la plus haute couche atmosphérique, les scientifiques ont à nouveau fait face à un fait surprenant. L'épaisseur de l'atmosphère de Vénus est un chiffre (Un chiffre est un symbole utilisé pour représenter les nombres.) connu depuis un certain moment maintenant: la couche nuageuse possède une épaisseur d'approximativement 20 km et l'atmosphère s'étend à environ 65 km d'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...). Une technique dite "d'occultation (Une occultation est un phénomène de recouvrement apparent d'un élément par un autre.) stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la famille des Caryophyllaceae. Il comprend près de 90 espèces...)" a été appliquée pour la première fois à la surface de Vénus grâce au spectromètre SpicaV, et elle révèle que, sur le côté "nuit" de la planète, l'atmosphère s'étend en réalité jusqu'à 90 km d'altitude sous la forme d'une brume opaque, et continue jusqu'à 105 km en se raréfiant.

L'occultation stellaire est une technique qui permet de déterminer la composition de l'atmosphère en observant le coucher d'une étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche de la Terre.) "cible" à travers l'atmosphère. A titre de comparaison, "l'atmosphère terrestre devient parfaitement claire aux abords de 20 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...)" dit Jean-Loup Bertaux, du Service d'Aéronomie du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) et Principal Investigateur de SpicaV/SOIR.

"Nous étions particulièrement étonnés de voir à quel point (Graphie) le 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 gaz...) brumeux pouvait être opaque. En fait, aussi bien 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....) que sur Vénus, il est possible d'observer, à 20 km d'altitude, des gouttes d'acide sulfurique (L'acide sulfurique (anciennement appelé huile de vitriol ou vitriol) est un composé chimique corrosif de formule H2SO4.). Sur Terre, il est bien connu que leur origine est volcanique. Nous nous demandons si sur Vénus, où les gouttes forment même des petits nuages, l'origine est identique".

La présence d'un tel gaz est peut-être due à la 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...) d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) en provenance de cristaux de glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) formés du côté sombre. Mais il est encore trop tôt pour tenter d'autres explications. " Nous avons besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories :...) de récupérer plus d'informations sur ce phénomène de la haute atmosphère. Une zone qui, avant SpicaV, était inconnue" conclut-il.

Un autre des objectifs majeurs de Venus Express est l'étude des processus d'échappements de l'atmosphère de Vénus. En raison de l'absence de champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée par la donnée d'une intensité et...) planétaire (Un planétaire désigne un ensemble mécanique mobile, figurant le système solaire (le Soleil et ses planètes) en tout ou partie. Généralement les...), Vénus ne possède aucune protection contre les vents solaires, ainsi des éléments de la surface atmosphérique peuvent être facilement éjectés en petite quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre...). Sachant qu'une faible quantité d'eau lourde (L'eau lourde est de l’oxyde de deutérium (formule : D2O ou 2H2O). Chimiquement, elle est identique à l’eau normale (H2O), mais les atomes d’hydrogène dont elle est composée en sont des...) (molécule similaire à l'eau mais plus lourde) a été détectée dans la haute atmosphère vénusienne où elle peut facilement s'échapper, un tel processus permettrait de supposer qu'une plus grande quantité d'eau aurait pu être présente sur Vénus originellement. La quantité actuelle serait suffisante pour couvrir Venus d'une couche de 3 cm, on estime que la quantité originale d'eau lourde dans l'atmosphère aurait pu couvrir la planète d'une couche de plusieurs centaines de mètres.

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