Atmosphère de Mars - Définition

Introduction

Atmosphère de Mars
Informations générales
Pression atmosphérique	6,36 mbar
Masse	25 Tt
Composition
Dioxyde de carbone	95,32 %
Azote	2,7 %
Argon	1,6 %
Oxygène	0,13 %
Monoxyde de carbone	0,07 %
Vapeur d'eau	0,03 %
Monoxyde d'azote	0,013 %
Néon	2,5 ppm
Krypton	300 ppb
Méthanal	130 ppb
Xénon	80 ppb
Ozone	30 ppb
Méthane	10,5 ppb
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L’atmosphère de Mars désigne la couche de gaz entourant la planète Mars. La pression au sol de l'atmosphère martienne varie entre 30 Pa (0,03 kPa), au sommet d'Olympus Mons, et 1 155 Pa (1,155 kPa) dans les profondeurs de Hellas Planitia. La pression moyenne est de 600 Pa (0,6 kPa, soit près de 7-10 millibars, ou encore 0,13 psi) et sa masse totale est de 25 tératonnes.

L'atmosphère de Mars est en majorité composée de dioxyde de carbone (95 %), d'azote (3 %) et d'argon (1,6 %), et contient des traces d'oxygène, d'eau, et de méthane. Elle est poussiéreuse pendant les tempêtes, conférant au ciel une couleur rouille lorsqu'elle est observée depuis la surface, et bleue lors des périodes d'accalmies. Les données de Mariner 9, Mars Exploration Rovers et d'autres sondes indiquent qu'il s'agit de particules d'argile dont la taille médiane est comprise entre 1,5 et 3 micromètres suivant les auteurs.

Depuis la détection du méthane, qui pourrait indiquer la présence de vie sur Mars, l'intérêt de l'étude de la planète et de son atmosphère s'est accru. Toutefois ce méthane pourrait résulter d'un processus géochimique ou volcanique.

Origine

L'hypothèse de la nébuleuse solaire est celle généralement acceptée par la communauté scientifique. Cette nébuleuse était notamment composée de gaz et de poussières. Parmi ces gaz se trouvaient l'hydrogène et l'hélium qui, du fait de leur légèreté ont été entraînés par le vent solaire hors de la région centrale du système solaire (où Mars s'est formée). Toutefois, les gaz rares tels que le néon, le krypton, et le xénon, plus lourds, ont pu rester dans cette région de la nébuleuse solaire.
Les planètes, quant à elles, se sont formées par accrétion et condensation des gaz et des poussières sous l'influence de la gravitation. Après la formation de la planète, la température régnant à la surface a entraîné la libération dans l'atmosphère des gaz présents dans les minéraux et les poussières. Cette période de dégazage a probablement libéré, sur Mars, du CO₂, de la vapeur d'eau (qui s'est ensuite décomposée en oxygène qui a oxydé les roches, et en hydrogène qui s'est échappé du fait de sa légèreté), du monoxyde de carbone et de l'azote.

Mais les impacts de météorites ont aussi joué un rôle dans la formation de l'atmosphère car ces corps ont libéré des gaz, lors de leur collision avec la surface, qui ont enrichi l'atmosphère de la planète. Toutefois, ils ne semblent pas constituer l'origine principale des gaz atmosphériques martiens.

Structure

L'atmosphère de Mars se subdivise en quatre couches majeures :

• la basse atmosphère, ou troposphère : c'est une région chaude affectée par la chaleur de la poussière flottant dans l'air et le sol.

• la couche atmosphérique intermédiaire, ou mésosphère : Mars a un courant-jet qui parcourt cette région.

• la haute atmosphère, ou thermosphère : la température est, dans cette région, élevée à cause de la chaleur solaire. Ici, les gaz atmosphériques commencent à se séparer les uns des autres plutôt que de former le mélange que l'on trouve dans les couches atmosphériques inférieures.

• l'exosphère : commençant vers 200 kilomètres d'altitude, cette région est celle où l'atmosphère s'évanouit peu à peu dans l'espace. Il n'y a aucune frontière nette entre l'atmosphère et l'espace, elle disparait peu à peu.

Troposphère

La troposphère martienne s'étend jusqu'à environ 45 km d'altitude.

Elle se caractérise, tout comme la troposphère terrestre, par une baisse progressive de sa température en fonction de l'altitude. Dans cette couche atmosphérique, les échanges de chaleur se font principalement avec le sol et notamment avec la poussière en suspension. De même, en cas de tempêtes de poussière la température de l'atmosphère peut augmenter fortement, ce qui réduit la part des échanges thermiques avec la surface dans le contrôle de la température mais réduit aussi l'importance des variations de température durant la journée.

La diminution de la température est due, quant à elle, au phénomène de détente adiabatique. Toutefois le rayonnement infrarouge émis par la surface et les particules en suspension qui absorbent une partie de la chaleur reçue du soleil limite la baisse de température causée par ce phénomène.

Mésosphère

La mésosphère martienne s'étend de 45 km à 110 km d'altitude.

Un courant-jet parcourt cette région où les températures sont, par ailleurs, relativement constantes. En effet, le rayonnement ultraviolet ne peut être absorbé car il n'y a pas sur Mars une couche d'ozone comme sur Terre.

Thermosphère & ionosphère

La thermosphère est la partie de l'atmosphère martienne qui s'étend de la mésopause, à 110 km jusqu'à la thermopause, située vers 200 km d'altitude. La température régnant dans cette région atmosphérique augmente à nouveau en fonction de l'altitude en raison de l'absorption des rayons ultraviolets par les composants atmosphériques.

Dans cette couche atmosphérique, le rayonnement solaire ionise les gaz, formant ainsi l'ionosphère. Cette ionisation est due d'une part à la baisse de densité de l'atmosphère martienne vers 120 km d'altitude, et d'autre part à l'absence de champ magnétique qui permet la pénétration du vent solaire dans l'atmosphère. Cette couche s'étend de 100 km à près de 800 km d'altitude.