Chaque matin, un immense nuage blanc peut apparaître près d'un volcan martien, s'étirer sur près de 2 000 km, puis s'effacer en quelques heures.
Ce phénomène se produit près d'Arsia Mons, l'un des grands volcans de Mars. Le nuage apparaît surtout à une période particulière de l'année martienne, autour du solstice d'été dans l'hémisphère Sud. Des sondes spatiales ont suivi sa croissance : une longue traînée de glace d'eau s'étend au-dessus de la planète, avant de disparaître lorsque la matinée avance.
Le nuage blanc d’Arsia Mons s’étire à l’ouest du volcan dans cette vue de Mars Express.
Crédit : ESA/Mars Express, via Earth.com.
La présence de nuages sur Mars n'est pas surprenante. Malgré son atmosphère très peu dense, la planète contient de la vapeur d'eau. Lorsque les conditions deviennent suffisamment froides, celle-ci peut former de minuscules cristaux de glace. Mais la forme et la durée de ce nuage précis résistaient aux explications habituelles.
Sur Terre comme sur Mars, la glace se forme généralement autour de particules déjà présentes dans l'air, par exemple des poussières. Ces particules offrent un point de départ aux cristaux. Or les modèles utilisant ce seul mécanisme ne parvenaient pas à reproduire le nuage d'Arsia Mons et sa longue traînée.
Les chercheurs ont donc étudié ce qui se passe lorsque le vent rencontre le volcan. Le relief perturbe l'air et crée une région où la température chute brutalement. Pendant un court instant, l'atmosphère devient tellement riche en vapeur d'eau par rapport à sa température que des cristaux pourraient apparaître directement, sans poussière.
Le nuage allongé d’Arsia Mons observé par Mars Express le 24 juin 2024. La traînée de glace d’eau s’étire sous le vent du volcan.
Crédit : ESA/DLR/FU Berlin — CC BY-SA 3.0 IGO.
Cette formation spontanée de glace porte le nom de « nucléation homogène ». Le phénomène est connu en théorie, mais il demande habituellement des conditions si particulières qu'il n'avait pas été démontré dans un véritable nuage atmosphérique. L'équipe de recherche a donc intégré cette possibilité dans un modèle météorologique de Mars.
Cette fois, la simulation a produit un nuage allongé présentant des caractéristiques proches de celles observées depuis l'orbite. De petits cristaux se formaient dans la zone de refroidissement, puis étaient emportés par le vent. Leur évolution permettait de maintenir une longue traînée visible derrière le volcan.
Le résultat constitue un indice fort, mais pas une observation directe du mécanisme. Les sondes voient le nuage et suivent ses changements, sans observer individuellement la naissance de chaque cristal. Les chercheurs proposent donc cette nouvelle voie de formation parce qu'elle reproduit mieux le phénomène que les méthodes habituelles.
L'intérêt dépasse Mars. Si de la glace peut réellement naître directement de vapeur d'eau dans une atmosphère naturelle, certains modèles de nuages devront être réexaminés. Les chercheurs souhaitent notamment vérifier si des conditions comparables existent dans les hautes atmosphères de la Terre ou de Vénus, où ce mécanisme a déjà été envisagé en théorie.