Il neige la nuit sur Mars et les chutes de neige sont particulièrement rapides, associées à de violentes tempêtes. C'est la surprenante conclusion d'une étude menée par une équipe de planétologues du Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMD), de l'Université de Stanford (USA) et du Laboratoire Atmosphères Milieux Observations Spatiales (LATMOS). L'identification de ce nouveau phénomène permet d'expliquer d'énigmatiques observations depuis l'orbite et le sol de la planète Mars, et donne une nouvelle vision, bien plus dynamique, des nuages d'eau sur cette planète. Ces résultats ont été publiés le 21 août 2017 dans la revue Nature Geoscience.
Sur Mars comme sur Terre, des nuages d'eau apparaissent dans l'atmosphère. Les nuages martiens se forment par condensation de la vapeur d'eau atmosphérique en de petites particules de glace. Ces nuages sont une composante essentielle du climat de Mars, car ils influencent le transport de vapeur d'eau à grande échelle et la forte variation saisonnière des dépôts de glace dans les régions polaires.
Schéma récapitulatif, "Sketch-up", News & views, Nature Geoscience. Crédits: James Tuttle Keane.
Sur Terre, les nuages d'eau sont très fréquemment associés à des tempêtes convectives et des précipitations d'eau et de neige. Sur Mars, il n'en est rien: les nuages martiens ne donnent pas naissance à des mouvements convectifs de l'atmosphère et les précipitations de neige se limitent à une lente sédimentation des particules de glace d'eau depuis le nuage. Du moins le pensait-on avant la parution de l'étude présente menée par une équipe de chercheurs dirigée par un scientifique du Laboratoire de Météorologie Dynamique / Institut Pierre Simon Laplace.
Figure 1: Description de la hiérarchie des outils de modélisation employés dans l'étude. La couverture nuageuse nocturne sur Mars est prédite par un modèle de climat global [a], avant d'être raffinée par un modèle régional dit méso-échelle qui permet de mettre en évidence les couches de mélanges sous les nuages d'eau martiens. Un second raffinement d'échelle est alors employé via un modèle aux grand tourbillons [c]qui permet de mettre en évidence les puissants courants descendants associés à ces nuages et qui donnent naissance aux précipitations rapides de neige. [a]Crédits: Mars Climate Database (LMD/ESA/CNES). [b,c] Crédits: figures de l'article Spina et al., Nature Geoscience.
Les chercheurs ont démontré, par une série de simulations numériques explorant l'atmosphère de Mars à des échelles spatiales inédites [Figure 1], que chaque nuit sur Mars des tempêtes de neige convectives font rage dans certaines régions. La découverte de ce phénomène permet d'expliquer pour la première fois deux mystérieuses observations obtenues par des missions spatiales récentes [Figure 2]: des couches mélangées nocturnes, révélées par radio-occultations depuis l'orbite, et des précipitations sous les nuages de glace d'eau, révélées par sondage atmosphérique via un laser embarqué sur l'atterrisseur Phoenix.
Figure 2: Les simulations inédites réalisées dans l'étude permettent de résoudre deux mystères posés par des observations récentes de la planète Mars. [Gauche]Dans les nuages de glace d'eau des régions équatoriales, les orbiteurs Mars Global Surveyor et Mars Reconnaissance Orbiter ont révélé des couches de mélange nocturnes dans la basse atmosphère de Mars, traduisant l'existence de puissants mouvements de convection. [Droite]Le sondeur LIDAR à bord de Phoenix a découvert sous les nuages des régions polaires des structures de précipitation appelées virga. [images sondes] Crédits: NASA. [globe mars] Crédits: Mars Climate Database (LMD/ESA/CNES); [figure droite] Crédits: Hinson et al. Icarus 2014 (Elsevier); [figure gauche] Whiteway et al. Science 2009 (AAAS) Crédits: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/Canadian Space Agency; [figure bas] figures de l'article Nature Geoscience.**
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