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2021-08-17

Ceci est une traduction d'un article de la NASA

En combinant les observations de trois sondes spatiales internationales sur Mars (dont l'instrument NOMAD de l'IASB), les scientifiques ont pu montrer que les tempêtes de poussière régionales jouent un rôle énorme dans l'assèchement de la planète rouge.

Les tempêtes de poussière réchauffent les hautes altitudes de l'atmosphère froide martienne, empêchant la vapeur d'eau de geler et lui permettant de s'élever plus haut. Dans les hauteurs de l'atmosphère ténue de Mars, les molécules d'eau sont vulnérables aux rayons ultraviolets, qui les décomposent en leurs composants les plus légers, l'hydrogène et l'oxygène. L'hydrogène, qui est l'élément le plus léger, se perd facilement dans l'espace, tandis que l'oxygène s'échappe ou se dépose à la surface.

« Pour perdre définitivement de l'eau, il suffit de perdre un atome d'hydrogène, car alors l'hydrogène et l'oxygène ne peuvent pas se recombiner en eau », a déclaré Michael S. Chaffin, chercheur au Laboratoire de physique atmosphérique et spatiale de l'université du Colorado à Boulder. « Donc, lorsque vous avez perdu un atome d'hydrogène, vous avez définitivement perdu une molécule d'eau. »

Les scientifiques soupçonnent depuis longtemps que Mars, autrefois chaude et humide comme la Terre, a perdu la majeure partie de son eau par ce processus, mais ils n'avaient pas réalisé l'impact significatif des tempêtes de poussière régionales, qui se produisent presque chaque été dans l'hémisphère sud de la planète. On pensait que les tempêtes de poussière enveloppant le globe terrestre, qui se produisent généralement tous les trois ou quatre ans sur Mars, étaient les principales responsables, ainsi que les mois d'été chauds dans l'hémisphère sud, lorsque Mars est plus proche du Soleil.

Mais l'atmosphère martienne se réchauffe également lors de tempêtes de poussière plus petites et régionales, selon un nouvel article publié le 16 août dans la revue Nature Astronomy. Les chercheurs, une équipe internationale dirigée par M. Chaffin, ont constaté que Mars perd deux fois plus d'eau pendant une tempête régionale que pendant une saison estivale australe sans tempête régionale.

Cet article nous aide à remonter dans le temps et à dire : « OK, maintenant nous avons une autre façon de perdre de l'eau qui nous aidera à faire le lien entre le peu d'eau que nous avons sur Mars aujourd'hui et l'énorme quantité d'eau que nous avions dans le passé », a déclaré Geronimo Villanueva, expert en eau martienne au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, et co-auteur de l'article de Chaffin.

Dust tower
Le nuage jaune-blanc en bas au centre de cette image est une « tour de poussière » de Mars - un nuage concentré de poussière qui peut être projeté à des dizaines de kilomètres au-dessus de la surface. Les panaches bleu-blanc sont des nuages de vapeur d'eau. Olympus Mons, le plus haut volcan du système solaire, est visible dans le coin supérieur gauche, tandis que Valles Marineris est visible dans le coin inférieur droit. Prise le 30 novembre 2010, l'image a été produite par le Mars Color Imager sur le Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA.
Crédit: NASA/JPL-Caltech/MSSS

L'eau étant l'un des ingrédients clés de la vie telle que nous la connaissons, les scientifiques tentent de comprendre pendant combien de temps elle a coulé sur Mars et comment elle a été perdue.

Il y a des milliards d'années, Mars avait beaucoup plus d'eau qu'aujourd'hui. Ce qui reste est gelé aux pôles ou enfermé dans la croûte. Si elle fondait, cette eau résiduelle pourrait remplir un océan mondial d'une profondeur de 30 mètres, selon certains scientifiques.

Bien que des scientifiques comme Chaffin aient eu de nombreuses idées sur ce qu'il advenait de l'eau sur Mars, ils ne disposaient pas des mesures nécessaires pour établir un lien entre les différentes parties du tableau. Puis, une rare convergence des orbites des engins spatiaux pendant une tempête de poussière régionale en janvier et février 2019 a permis aux scientifiques de recueillir des observations sans précédent.

Le Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA a mesuré la température, les concentrations de poussière et de glace d'eau depuis la surface jusqu'à environ 100 kilomètres d'altitude. Dans la même fourchette d'altitude, le Trace Gas Orbiter de l'ESA (Agence spatiale européenne) a mesuré la concentration de vapeur d'eau et de glace. Enfin, le vaisseau spatial MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN) de la NASA a complété les mesures en indiquant la quantité d'hydrogène, qui se serait détaché des molécules de H2O, dans les zones les plus élevées de Mars, à plus de 1 000 kilomètres au-dessus de la surface.

C'était la première fois qu'autant de missions se concentraient sur un seul événement, a déclaré Chaffin : « Nous avons vraiment pris l'ensemble du système en action. »

Les données recueillies par quatre instruments sur les trois sondes spatiales dressent un tableau clair du rôle d'une tempête de poussière régionale dans la fuite de l'eau martienne, rapportent les scientifiques. « Les instruments devraient tous raconter la même histoire, et c'est le cas », a déclaré Villanueva, co-investigateur de l'instrument NOMAD à bord du Trace Gas Orbiter.

NOMAD et ACS, un autre instrument de l'orbiteur européen, ont montré la présence de vapeur d'eau dans la basse atmosphère avant le début de la tempête de poussière. Lorsque la tempête de poussière a démarré, réchauffant l'atmosphère et générant des vents, les instruments ont vu de la vapeur d'eau catapultée à des altitudes plus élevées. TGO a trouvé 10 fois plus d'eau dans la moyenne atmosphère après le début de la tempête de poussière, ce qui coïncide précisément avec les données du radiomètre infrarouge de la sonde Mars Reconnaissance Orbiter.

Le radiomètre a mesuré l'augmentation des températures dans l'atmosphère à mesure que la poussière s'accumulait au-dessus de Mars. Il a également vu des nuages de glace d'eau disparaître, comme prévu puisque la glace ne pouvait plus se condenser près de la surface plus chaude. Les images du spectrographe ultraviolet de MAVEN le confirment ; elles montrent qu'avant la tempête de 2019, on pouvait voir des nuages de glace planer au-dessus des volcans fulgurants de la région de Tharsis sur Mars. « Mais ils ont complètement disparu lorsque la tempête de poussière battait son plein », a déclaré Chaffin, et sont réapparus après la fin de la tempête de poussière.

Lorsqu'elle est élevée à des altitudes plus élevées, la vapeur d'eau devrait se décomposer en hydrogène et en oxygène sous l'effet du rayonnement ultraviolet du Soleil. C'est en effet ce qu'ont montré les observations de MAVEN, l'orbiteur ayant capté une lueur d'hydrogène dans la haute atmosphère qui a augmenté de 50 % pendant la tempête. Cette mesure correspondait parfaitement à un gonflement de l'eau à 100 km en dessous, qui, selon les scientifiques, était la source de l'hydrogène.

Cette recherche a été financée en partie par la mission MAVEN. Le chercheur principal de MAVEN est basé au Laboratory for Atmospheric and Space Physics de l'Université du Colorado Boulder, et la NASA Goddard gère le projet MAVEN.

Par Lonnie Shekhtman
Centre de vol spatial Goddard de la NASA, Greenbelt, Md.

Article original sur le site de la NASA

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Le nuage jaune-blanc en bas au centre de cette image est une « tour de poussière » de Mars - un nuage concentré de poussière qui peut être projeté à des dizaines de kilomètres au-dessus de la surface. Les panaches bleu-blanc sont des nuages de vapeur d'eau. Olympus Mons, le plus haut volcan du système solaire, est visible dans le coin supérieur gauche, tandis que Valles Marineris est visible dans le coin inférieur droit. Prise le 30 novembre 2010, l'image a été produite par le Mars Color Imager sur le Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA.
Crédit: NASA/JPL-Caltech/MSSS
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Ce graphique résume les données recueillies par trois orbiteurs lors d'une tempête de poussière régionale martienne, de janvier à février 2019. De bas en haut : Le panneau du bas montre la poussière qui s'accumule dans l'atmosphère au-dessus d'une région de Mars ; le brun plus foncé indique une densité plus élevée. Le panneau du milieu montre une augmentation correspondante de la température dans l'atmosphère, qui s'étend sur environ 50 kilomètres au-dessus de la surface ; plus la couleur est brillante, plus la température est élevée. Le panneau supérieur montre que lorsque la densité de la poussière augmente, réchauffant l'atmosphère, la glace, indiquée par le blanc, disparaît de la région car la vapeur d'eau ne peut plus geler. Le panneau suivant montre trois observations de la région du volcan Tharsis avant (à gauche), pendant (au milieu) et après (à droite) la tempête de poussière. Vous pouvez voir des nuages de glace blanche recouvrant les volcans Tharsis avant et après la tempête de poussière, mais pas pendant. L'avant-dernier panneau en partant du haut montre l'augmentation de la densité de l'eau dans les hautes altitudes pendant la tempête de poussière, et au-dessus de cela, dans le panneau supérieur, vous voyez un éclaircissement correspondant (bleu clair) de l'hydrogène à des altitudes aussi élevées que 620 miles, ou 1 000 kilomètres, au-dessus de la surface.
Crédits : Michael S. Chaffin
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Emplacement de l'instrument NOMAD à bord de la sonde spatiale ExoMars TGO.
Crédit : ESA