MAVEN confirme l’érosion rapide de l’atmosphère de Mars

Vue d'artiste d'une tempête solaire frappant Mars et enlevant les ions de la haute atmosphère. Credit: NASA/GSFC

Après 4 années en orbite autour de Mars, la sonde MAVEN a pu récolter de nombreuses données. Une équipe scientifique internationale -dont fait partie Arnaud Stiepen du Laboratoire de Physique Atmosphérique et Planétaire (LPAP) de l’Unité de recherche STAR – vient d’analyser les dernières informations transmises par la sonde qui révèlent une érosion très rapide de l’atmosphère martienne. Ces résultats font l’objet d’une publication scientifique dans la revue Icarus (1).

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a sonde MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN), lancée en 2013 par la NASA, a été placée en orbite autour de Mars afin de recueillir des données permettant aux scientifiques de notamment comprendre comment le Soleil a pu la dépouiller de la plus grande partie de son atmosphère, transformant cette planète autrefois potentiellement habitable en un monde désertique froid et stérile. Première mission spatiale consacrée à l’exploration de la haute atmosphère de Mars, MAVEN est arrivée au terme de la mission pour laquelle elle a été conçue. Les données récoltées par la sonde américaine permettent aujourd’hui de dessiner l’évolution de l'atmosphère et du climat de Mars, mais aussi de son habitabilité. « Les résultats publiés sont très importants puisqu’ils émanent de tous les instruments embarqués à bord de MAVEN, souligne Arnaud Stiepen, chercheur au LPAP – STAR Institute et co-auteur de la publication. Et ceux-ci ont clairement permis de déterminer le taux d’échappement de l’atmosphère de Mars. »

Le vent solaire interagit avec la haute atmosphère de Mars alors que surTerre, il est dévié par un champ magnétique global (vue d’artiste). Credit: NASA/GSFC

Si la planète rouge disposait autrefois (on parle ici en temps géologiques) d’une atmosphère dense et potentiellement favorable au développement de la vie, elle est aujourd’hui devenue assez ténue, voir quasi inexistante à certain endroit. « Il faut savoir que Mars ne dispose plus de champ magnétique global la protégeant des attaques du Soleil, elle est donc constamment bombardée et son atmosphère s’érode rapidement. Nous savions que ce phénomène existait mais nous n’avions pas encore pu le quantifier. » La mission MAVEN a permis d’analyser la planète sous toutes ses coutures puisque que la sonde l’a « regardée »  pendant une année martienne complète - environ 687 jours terrestres -  cartographiant presque 100% de sa surface. « Nous avons non seulement pu quantifier l’érosion de l’atmosphère de Mars, mais nous avons également pu constater qu’elle ne s’érodait pas partout de la même façon. Il y a clairement des endroits où l’érosion est plus rapide (les plumes) ».

Au cours d'une tempête solaire (à droite), Mars subit une augmentation spectaculaire de la perte d'atmosphère par rapport aux conditions normales de vent solaire (à gauche). Vue d'artiste Credit: NASA/GSFC

Et les premières conclusions des chercheurs ont été pour le moins inattendues : actuellement, Mars perdrait 2 à 3 kilos d’atmosphère … par seconde ! « Ce chiffre, assez impressionnant,  est le résultat de deux choses, reprend le jeune chercheur. Premièrement de la quantité d’atmosphère qui reste (plus il y en a, plus il y a moyen de l’éroder rapidement) et deuxièmement de l’activité du soleil (plus il est actif, plus l’érosion sera importante).» En extrapolant les chiffres obtenus récemment avec le fait que l’on sait que l’érosion subie par Mars était plus importante par le passé, les chercheur sont arrivés à la conclusion que la planète a pu – il y a de cela des milliards d’années – perdre jusqu’à 150 kg d’atmosphère par seconde ! Des chiffres qui donnent le vertige mais qui ne doivent pas donner lieu à des conclusions trop hâtives.

Si l’on sait aujourd’hui quantifier la perte d’atmosphère de Mars, nous ne pouvons pas pour autant estimer le jour où la planète en sera totalement dépourvue. « Des composés gazeux s’échappent depuis sous la surface de Mars et peuvent constituer des réservoirs d’atmosphère, explique Arnaud Stiepen. C’est pour cela qu’il est difficile d’en estimer l’échappement net. Le jour où Mars sera sans atmosphère, la planète sera comparable à Mercure ou à la Lune, mais nous en sommes encore loin ».  Quel intérêt alors de continuer à étudier cette planète en déclin sur laquelle nous avons peu de chance de trouver des traces vies telles que nous les connaissons sur Terre ? « Parce que nous l’avons toujours comparée à une petite sœur, proche de la Terre à l’échelle du système solaire, de taille similaire (quoique d’un diamètre environ deux fois plus petit), présentant des cycles saisonniers et journaliers proches de ceux de la Terre, etc. Etudier son évolution nous permet de comprendre pourquoi elle a mal tourné, conclu le chercheur. Comme si nous souhaitions pouvoir anticiper un futur pas très enviable pour la Terre.»  La sonde MAVEN a rempli sa mission mais reste en état de fonctionnement. L’équipe de la NASA et de l’Université du Colorado, à la manœuvre dans cette mission, vont la placer sur une orbite circulaire dans les années à venir, ce qui permettra de la stabiliser mais surtout de pouvoir continuer les analyses et de servir d’antenne relai entre les sondes sur le sol de Mars et la Terre. 

Référence scientifique

(1) Jakosky & al., Loss of the Martian atmosphere to space:  Present-day loss rates determined from MAVEN observations and integrated loss through time, Icarus, juin 2018.

Contact

STAR Institute - Space sciences, Technologies and Astrophysics Research
Laboratoire de physique atmosphérique et planétaire (LPAP) 

Arnaud STIEPEN - Arnaud.Stiepen@uliege.be I +32 4 3669769

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