La planète Mars

La planète Mars est la quatrième planète du système solaire et la deuxième plus petite, après Mercure. Mars possède deux satellites naturels : Déimos et Phobos. Ces satellites ont été nommés d'après la mythologie grecque, qui fait de Phobos (la peur) et Déimos (la terreur) les enfants d'Arès (L'équivalent grec du dieu romain de la guerre Mars).

La couleur rouge de cet astre lui valut dans l'antiquité le rapprochement avec le dieu grec de la guerre Arès, puis avec son équivalent romain Mars, le rouge évoquant le sang des champs de bataille. Les Égyptiens la nommaient « Horus rouge (Hor-desher) » et connaissaient son « déplacement à reculons » (actuellement connu sous le nom de "mouvement rétrograde"). Les Babyloniens la nommaient Nirgal/Nergal, l'étoile de la mort. Actuellement Mars est aussi connue sous le nom de planète rouge.

Le symbole astronomique de Mars est un cercle avec une flèche pointant vers le nord-est . Ce symbole est une représentation stylisée du bouclier et de la lance du dieu Mars, en biologie il est utilisé comme signet pour le sexe mâle.

Le préfixe aréo- se rattache à Mars par exemple : aréocroiseurs, aréographie, aréologie, …

Caractéristiques physiques

Mars a depuis toujours fasciné les hommes, son aspect rougeâtre dû à l'oxyde de fer Fe₂O₃ contenu dans les minéraux de sa surface, plein de fougue, paraissant intrigant et mystérieux. Elle ne possède que le quart de la surface terrestre, et seulement un dixième de sa masse. Cependant, comme elle n'a pas d'océan, la surface des terres sèches accessibles de Mars est approximativement égale à celle des terres émergées de la Terre.

Mars a deux lunes, Phobos et Déimos, toutes deux petites et de forme irrégulière, lesquelles sont probablement des astéroïdes capturés.

Elle a des calottes glaciaires polaires qui contiennent de l'eau gelée et du dioxyde de carbone.

La gravité est d'environ un tiers de celle de la Terre (~3 m/s²).

Géologie

La surface de Mars est principalement composée de basalte, cette conclusion étant basée sur les météorites martiennes et les observations orbitales. La couleur rouge est due à la présence de poussières d'oxyde de fer aussi fine que du talc.

De l'eau liquide a existé sur la surface de Mars, comme les premières images des sondes spatiales permettait de le supposer. Cette découverte clef a été confirmée grâce à la détection d'hématite qui est un minéral qui se forme d'habitude uniquement en présence d'eau, par la sonde Opportunity.

Champ magnétique

Le champ magnétique de Mars est encore assez mal connu.

Ce type de champ est supposé prendre naissance au cœur de la planète, par la convection du noyau liquide de fer. Il semblerait que sur Mars ce phénomène se soit arrêté il y a 4 milliards d'années.

La sonde européenne Mars Global Surveyor a observé des particularités magnétiques locales en passant au dessus des zones les plus anciennes de la planète. Ces anomalies peuvent être le témoignage d'une ancienne activité du noyau et d'une activité tectonique plus récente.

Relief

Plusieurs volcans dont Olympus Mons, Arsia Mons, Ascraeus Mons, Pavonis Mons, Elysium Mons, Albor Tholus, Hecates Tholus etc. Le mont Olympe (Olympus Mons), haut de 21 km au-dessus du niveau moyen, est la plus haute montagne connue du système solaire.

Depuis 1999, il existe un niveau "0" pour les altitudes sur Mars, grâce aux résultats de l'expérience d'altimétrie laser "MOLA" embarquée sur la sonde Mars Global Surveyor (MGS). Une cartographie complète des altitudes sur Mars a ainsi été créée, et le niveau 0 a alors pu être fixé : sa position correspond à l'altitude moyenne du relief martien, située à 3393 km du centre de la planète. Avant MGS, en l'absence d'océan, le niveau 0 pour les altitudes avait été fixé de façon arbitraire : c'était l'altitude ayant une pression atmosphérique moyenne de 615 pascals. Cette pression avait été choisie parce qu'elle correspond à la pression du point triple de l'eau (273,16 K et 615 Pa)... Mais, du fait des grandes variations cycliques de pression sur la planète au cours d'une année martienne (jusqu'à 30% de pression en moins lorsque c'est l'hiver au pôle sud par condensation du CO₂ - constituant 95% de l'atmosphère - sous forme de glace sur la calotte polaire sud), ce système s'est vite révélé impraticable pour déterminer les altitudes réelles.

Grâce aux missions d'exploration, la cartographie de Mars est désormais assez bien connue. Elle est caractérisée par des reliefs imposants qui témoignent d'une activité volcanique et de la présence ancienne d'eau.

Il y a un fort contraste entre l'hémisphère nord, dont la plus grande partie est en dessous du niveau moyen du sol, à part un vaste plateau très élevé nommé Tharsis, et l'hémisphère sud, dont au contraire le niveau est plus élevé que la moyenne. Autrement dit, si on terraformait Mars en y recréant des océans, il se formerait un vaste océan dans l'hémisphère nord, dont émergerait le plateau de Tharsis, tandis que l'hémisphère sud serait une vaste zone continentale.

On a aussi observé de larges et profonds canyons (spécialement Valles Marineris). En 2005, la sonde spatiale Mars Global Surveyor a observé des modifications à la surface de Mars, qui n'étaient pas présentes en 2002, comme l'apparition de rigoles et des traces de roulement de rochers le long d'une colline. Ces changements pourraient être dus à des tremblements de Mars. De plus, la modification de dépôts de dioxyde de carbone gelé près du pôle sud est le signe d'un changement de température, dans un laps de temps assez court. Mars pourrait finalement être bien plus active géologiquement et peut-être climatiquement que l'on ne le pensait jusque là.

Tous les noms de relief proviennent du latin, en référence à la carte de l'astronome italien Schiaparelli.

Calottes polaires

Les calottes polaires de Mars sont de compositions différentes en fonction des hémisphères. Au sud, la glace est une glace de CO₂ et d'un peu d'eau, au nord, une glace d'eau. Sous ces couches de glace, on trouve des couches sédimentaires composées de glace et de poussière. Épaisses de plusieurs kilomètres, elles sont l'accumulation année après année d'un mélange de glace et de poussière transportée par l'atmosphère. On estime qu'une épaisseur de quelques microns s'est déposée chaque année. Au pôle nord, sous ces fines strates, on observe une dernière épaisseur faite d'un mélange de sable et de glace, probablement à l'origine, par l'érosion due au vent, des champs de dunes observés autour du pôle. Durant l'hiver, l'atmosphère de CO₂ se solidifie et recouvre la majeure partie des régions polaires d'une couche de glace de CO₂ d'une dizaine de centimètres.

La calotte du pôle nord a un rayon de 1100km, celle du pôle sud de 420km.

Atmosphère

Caractéristiques

L’atmosphère de Mars est très mince : la pression d'air en surface est de seulement 7,5 millibars comparativement à une moyenne de 1013 millibars sur la Terre. Cette atmosphère est composée de 95% de dioxyde de carbone, 2,7% d’azote, 1,6% d’argon et rien de plus qu'une trace de vapeur d'eau (entre 0,001% et 1%) et d’oxygène(0,13%). Récemment, la sonde européenne Mars Express a détecté du méthane dans l'atmosphère martienne [1]. Ce gaz, se trouvant en forte concentration au dessus de certaines zones qui sont déjà connues pour receler plus de vapeur d'eau qu'à l'ordinaire ouvre la question de la présence de vie sur Mars.

La condensation alternée de CO₂ fait varier jusqu'à 30% la pression.

On peut trouver quelques nuages d'eau et de CO₂, ainsi que des poussières en suspension.

La faible épaisseur optique dans le visible laisse largement les rayons solaires atteindre le sol.

L'atmosphère contient très peu d'ozone. On ne trouve donc pas de stratosphère. Le profil de température en fonction de l'altitude est alors décroissant (et très irrégulier) jusque vers 100km, où commence la thermosphère directement chauffée par le soleil.

Bien que l'atmosphère soit majoritairement composée de CO₂, l'effet de serre induit est faible en raison de la faible densité atmosphérique : 3K contre 33K pour la Terre. De plus, le faible stockage de la chaleur et l'absence d'océan induisent de fortes variations entre le jour et la nuit.

Perte de l'atmosphère

Pour un certain nombre de scientifiques, la disparition de l'atmosphère martienne et la disparition d'eau liquide sont liées. Plusieurs hypothèses peuvent expliquer ces pertes :

Climat

L'excentricité orbitale est sensiblement supérieure à celle de la Terre ce qui a pour effet d'imposer des climats différents aux deux hémisphères. L'été austral est par exemple plus court et plus marqué que le boréal.

Au printemps austral, quand Mars est au plus près du soleil, des tempêtes locales et parfois régionales apparaissent. Certaines années ces tempêtes sont planétaires et durent plusieurs mois. La surface est alors quasiment invisible. Le temps de déclenchement de ces tempêtes est de l'ordre de quelques jours.

Il est à noter qu'il n'existe qu'une seule cellule de Hadley sur Mars, mais beaucoup plus marquée en altitude et en amplitude, joignant les deux hémisphères et qui s'inverse deux fois par an. La complexité des réflexions de la lumière solaire et la diffusion de la chaleur ainsi que sa répartition font que les pôles peuvent être plus chauds que les zones équatoriales.

La variation de l'inclinaison de la planète, l’obliquité, tous les 100 000 ans, bouleverse complètement le climat martien.

La température maximale ne permet pas la présence d'eau liquide en surface.

Saisons

L'inclinaison de l'axe de Mars est de 25,2°, proche des 23,45° de celui de la Terre, et Mars connait donc des saisons, opposées dans les hémisphères nord et sud. En revanche, l’excentricité orbitale de Mars est nettement plus grande que celle de la Terre (0,093 contre 0,016) ; en conséquence, les saisons ont des durées plus inégales.

Saison		Jours martiens (sur Mars)	Jours terrestres (sur Terre)
Hémi. nord	Hémi. sud
Printemps	Automne	193,30	92,764
Été	Hiver	178,64	93,647
Automne	Printemps	142,70	89,836
Hiver	Été	153,95	88,997

Les hivers sont donc chauds et courts dans l'hémisphère nord et longs et froids dans l'hémisphère sud. De même, les été sont longs et frais au Nord et courts et chauds au Sud. Les écarts de températures sont ainsi plus élevés au Sud qu'au Nord.

Présence d'eau liquide

Plusieurs indices, comme des dépôts sédimentaires, des traces de rivages et des cours d'eau asséchés indiquent qu'il y aurait eu sur Mars une grande quantité d'eau, et une activité hydrologique intense.

La sonde Mariner 9 a découvert en 1972 des lits de rivières asséchés dans l'hémisphère sud, âgés d'environ 3,8 milliards d'années. On ne trouve aucune trace plus récente de ce type de réseaux hydrographiques. Contrairement à la Terre, cette eau ne serait pas pour la majorité issue de pluie mais de sources souterraines, chauffées par le magma d'un volcan ou à la suite d'un impact de météorite. Néanmoins, il est possible qu'une période de pluie ait existé a une époque encore plus ancienne.

Des lacs ont pu localement exister dans des cratères.

L'hypothèse d'un océan recouvrant l'hémisphère nord (zone à l'altitude la plus basse) et d'une hauteur de 500m est de même débattue. Certains indices vont dans ce sens, mais certaines preuves essentielles sont encore manquantes (présence de carbonates issus de la réaction entre le CO₂ et l'eau).

Aujourd'hui, la plupart des scientifiques pensent qu'il n'y a pas de traces d'eau "liquide", à proprement parler. La glace y passe généralement de l'état solide a l'état gazeux . On ignore néanmoins ce qu'est devenue la majeure partie de cette eau. Il pourrait y en avoir enfouie dans le sol ou sous la glace, et peut-être qu'une partie s'est évaporée dans l'espace, l'atmosphère étant ténue et la gravité inférieure à celle de la Terre.

Cependant, Michael Malin et Kenneth Edgett (et co-auteurs), chercheurs de la Nasa ont annoncé en décembre 2006 avoir désormais la preuve d'écoulements granulaires épisodiques actifs. L'analyse d'image haute résolution MOC prises par la sonde sonde Mars Global Surveyor a révélé la présence de nouvelles ravines (gullies) dont la mise en place pourrait être liée à des écoulements de boue.

Il y a par contre, aujourd'hui encore sur cette planète du pergélisol, voire du mollisol. Il est donc possible qu'il y existe encore des traces de vie. Plusieurs sondes spatiales ont été envoyées sur cette planète dans ce but, notamment les sondes Vikings, Mars Express et le module Beagle 2, et les robots Mars Exploration Rover 1 et 2. L’hypothèse martienne de l'origine de la bactérie polyextrémophile Deinococcus radiodurans est également envisagée. La sonde Mars Global Surveyor aurait trouvé, par ailleurs, des formes sur Mars faisant penser à de la végétation. Les avis sont partagés sur ce point, mais les images sont facilement consultables sur de nombreux sites.

Les satellites naturels de la planète

Les deux satellites naturels de Mars, Phobos et Déimos orbitent près de la planète, à quelques milliers de kilomètres de celle-ci et sont certainement des astéroïdes capturés. Elles sont liées à Mars par les forces de marées, montrant toujours la même face dans sa direction. Comme Phobos orbite autour de Mars plus rapidement que ne tourne la planète elle-même, les forces de marées font décroitre son rayon orbital de manière lente, mais constante, au rythme de 9 cm par an. Dans 50 millions d'années, Phobos s'écrasera sur la surface martienne. Déimos, en revanche, est assez éloigné pour que son orbite tende plutôt à s'éloigner, cela de manière infiniment lente.

Les deux satellites ont été découverts en 1877 par Asaph Hall, et semblent à première vue avoir été nommés d'après les personnages de Phobos et de Déimos de la mythologie grecque, les fils du dieu Arès de la Grèce antique. Mais en fait, cette dénomination est un érudit clin d'œil aux habitués des lettres classiques, et une allusion à un vers grec, « Le Dieu de la guerre arrive, flanqué de ses deux satellites (=hommes de main) peur et terreur » : si les fils d'Arès étaient ainsi nommés, c'est tout simplement parce que phobos signifie en grec « peur », et deimos « terreur ».

Les satellites naturels de Mars

Nom	Diamètre (km)	Masse (1016 kg)	Rayon orbital moyen (km)	Période orbitale (d)
Phobos	22,1 (26,8 × 21,0 × 18,4)	1,070	9 380	0,319
Déimos	12,4 (15,0 × 12 × 10,4)	0,224	23 460	1,262

Exploration

• [Mars ?] (URSS) 10 octobre 1960 Sonde de 640 kg lancée par un A-2e (Molnya) et prévue pour explorer Mars, n'a pu atteindre l'orbite terrestre (une autre sonde de même conception ([Mars ??] lancée le 14 octobre 1960 a subi le même sort)
• [Mars ???] (URSS) 24 octobre 1962 Sonde de 890 Kg lancée par un A-2e (Molnya) et prévue pour explorer Mars, n'a pas pu quitter l'orbite terrestre d'attente
• Mars 1 (URSS) 1^er novembre 1962 La sonde de 893 Kg, lancée par un A-2e (Molnya) est passée à 193 000 Km de la surface de la planète, mais la correction à mi course a échoué
• [Mars ????] (URSS) 4 novembre 1962 La sonde de 890 kg lancée par un A-2e (Molnya) n'a pu quitter l'orbite terrestre
• le 5 novembre 1964 la sonde de 261 Kg Mariner 3 lancée par une Atlas-Agena n'a pas réussi à atteindre l'orbite terrestre
• Le 28 novembre 1964, la sonde Mariner 4 réalisa le premier survol de Mars et envoya 21 photographies. pression mesurée - de 1% de celle de la Terre
• Le 30 novembre 1964, la sonde Zond 2 de 890 Kg lancée par un A-2e (Molnya) est passée à 1 500 Km de Mars, mais elle était muette
• Le 24 février 1969, La sonde américaine Mariner 6 de 413 Kg lancée par un Atlas-Centaur a effectué un survol rapproché de Mars, envoyé des données et 75 photos
• [Mars ?????] (URSS) 27 mars 1969 Sonde de 3 190 Kg lancée par un D-1e (Proton-K 4) et prévue pour explorer Mars, n'a pas pu quitter l'orbite terrestre d'attente
• Le 27 mars 1969, La sonde américaine Mariner 7 de 413 Kg lancée par un Atlas-Centaur a effectué un survol rapproché de Mars, envoyé des données et 126 photos
• Le 8 mai 1971, La sonde américaine Mariner 8 de 1 031 Kg lancée par un Atlas-Centaur prévue pour explorer Mars, n'a pas pu atteindre l'orbite terrestre d'attente, le second étage du lanceur eut un dysfonctionnement et Mariner 8 retomba dans l’atlantique
• Cosmos 419 (URSS), 10 mai 1971, La sonde soviétique de 4 650 Kg lancée par un D-1e (Proton K-4), prévue pour explorer Mars, n'a pas pu quitter l'orbite terrestre d'attente
• Mars 2 (URSS), 19 mai 1971, La sonde soviétique de 4 650 Kg lancée par un D-1e (Proton K-4), prévue pour explorer Mars, a renvoyé des données depuis l'orbite de Mars, mais l'atterrisseur n'a pas fonctionné
• Mars 3 (URSS), 28 mai 1971, La sonde soviétique de 4 650 Kg lancée par un D-1e (Proton K-4), prévue pour explorer Mars, a renvoyé des données depuis l'orbite de Mars, mais l'atterrisseur de 635 kg s'est tu après avoir atteint le sol
• Le 30 mai 1971, La sonde américaine Mariner 9 de 1 030 Kg lancée par un Atlas-Centaur premier à orbiter avec succès autour de Mars, à renvoyé 7 329 photos de la planète et de ses satellites, et révéla le témoignage de la présence ancienne d'eau ayant laissé des traces profondes
• Mars 4 (URSS), 21 juillet 1973, La sonde soviétique de 3 950 Kg lancée par un D-1e (Proton K-4), prévue pour explorer Mars, n'a pu quitter l'orbite
• Mars 5 (URSS), 25 juillet 1973, La sonde soviétique de 3 950 Kg lancée par un D-1e (Proton K-4), prévue pour explorer Mars, a renvoyé des données depuis l'orbite de Mars
• Mars 6 (URSS), 5 août 1973, La sonde soviétique de 3 950 Kg lancée par un D-1e (Proton K-4), a effectué un vol rapproché de Mars, l'atterrisseur a envoyé des informations durant 120 secondes
• Mars 7 (URSS), 9 août 1973, La sonde soviétique de 3 950 Kg lancée par un D-1e (Proton K-4), a effectué un vol rapproché de Mars, l'atterrisseur n'a pas fonctionné
• Le 20 juillet 1976, la sonde américaine Viking 1, lancée par un titan III Centaur, fut le premier engin à se poser sur Mars. Il fut suivi par Viking 2 qui se posa le 3 septembre 1976. Ces deux engins étaient principalement chargés de trouver la vie sur Mars (cf. ci-dessus). Ils firent des prélèvements dans le sol, des analyses et prirent plus de 50 000 images. Ils étaient accompagnés chacun d'une sonde orbitale. Celles-ci restèrent sur orbite martienne pour cartographier la planète et relayer les informations en direction de la Terre.
• Le 4 juillet 1997, l'engin Pathfinder avec à son bord le robot Sojourner se posa sur Mars. Ce robot mobile se déplaça aux alentours pour analyser les roches.
• Le 11 septembre 1997, la sonde orbitale Mars Global Surveyor s'est mise en orbite autour de Mars. Elle prit des images à haute-résolution et dressa une carte complète du relief de la planète
• Le 25 décembre 2003, la sonde Mars Express, de l'Agence spatiale européenne s'est mise en orbite autour de la planète pendant que le module Beagle 2 s'est posé. Mais le module n'a pas répondu après son atterrissage. Le 19 janvier Mars Express envoie ses premiers clichés haute résolution de la surface de la planète.
• Le 4 janvier 2004, le robot américain Spirit de la Mars Exploration Rover a envoyé durant ses premières images de la surface du cratère Gusev. Il a analysé la composition des roches et du sol martiens et a atteint en août 2005 le sommet de la colline "Husband" située à 3 500 m de son site d'atterrissage.
• Le 24 janvier 2004, le jumeau de Spirit, Opportunity, s'est posé au fond d'un petit cratère de 10 mètres de diamètre, creusé par la chute d'une météorite sur la plaine de Meridiani Planum. Le robot a donc pu analyser directement la roche mère révélé par l'impact : il a été prouvé, grâce à son microscope que ce matériel rocheux s'est constitué au sein d'eaux salées et acides, probablement très froides. Mais il est impossible pour l'heure d'affirmer s'il s'est formé au fond d'une mer ou d'un lac ou grâce à la remontée en surface d'eaux souterraines.
• Le 2 mars 2004 le responsable scientifique de la mission américaine Mars Exploration Rover, Steve Squyres, a annoncé officiellement que le robot Opportunity avait découvert des traces minérales révélant la présence passée d'eau sur Mars.
• En juillet 2005, la sonde Mars Express a découvert un lac gelé sur Mars. La glace détectée, visible de très haut, est située dans un cratère anonyme de 35 km de diamètre dont la profondeur maximale est d’environ 2 km. On trouvera en lien externe, sous le titre « Des glaciers sur Mars », des images — en particulier en vision stéréoscopique — de ce « glacier ».
• Fin janvier 2006, le rover Spirit avait déjà transmis plus de 76 000 images vers la Terre, et Opportunity plus de 65 000 images.
• Le 10 mars 2006, la sonde américaine Mars Reconnaissance Orbiter s'est mise en orbite autour de Mars.

Selon André Debus du CNES, un milliard de bactéries auraient été amenées sur Mars par les différentes explorations américaines et européennes

Fiction

Mars inspire depuis longtemps les auteurs de science-fiction. Même avec les désillusions qu'ont apportées les techniques modernes d'exploration spatiale, le filon est encore largement exploité. C'est le sens de la fiction qui a changé.

Autrefois, Mars était représentée peuplée par des organismes et des êtres vivants, les Martiens (qui ont été représentés verts un temps, puis gris). Maintenant elle est plutôt considérée comme une future terre d'accueil, prête à être terraformée puis colonisée par l’Homme. Une sorte de nouvel Éden.

Certains la considèrent plutôt comme la planète de nos origines, affirmant qu'une civilisation avancée a pu exister sur la planète rouge jusqu'à il y a plus de 4 milliards d'années, et que nous pourrions être les descendants de cette civilisation, ce qui expliquerait pourquoi personne n'a encore trouvé le fameux "chaînon manquant" entre le singe et l'Homme.

Faits divers

• Le 27 août 2003, à 9h51 UTC, fut atteinte la plus grande proximité depuis près de 60 000 ans entre Mars et la Terre, soit environ 55 758 000 km. La dernière occasion d'un si grand rapprochement entre les deux voisines est estimée à 57 617 av. J.-C. Des analyses détaillées du portrait gravitationnel du système solaire permettent de prévoir un rapprochement encore plus étroit pour 2287.

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Mes images:

 

Mars le 09 octobre 2005: 

Image réalisée à la montagne de Lure sous la coupole de l’OMB à 02h26 TU
Télescope C14 + convertisseur optique Baader à tirage variable + Toucam      pro + filtre IR cut.
AVI de 3 min 20 à 1/33 sec. et 10 i/sec.
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Traitement Vancittert sur les couches RGB par le logiciel Iris.

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 Mars le 27 octobre 2005:

Image réalisée dans les Alpes (1850m)

Télescope C14 sur monture CGE +powermate x4 + Toucam Pro
Pas de filtre IR block.

Film AVI de 300 secondes.
pose de 1/50 sec.

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Traitement Vancittert sur Iris.

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Mars le 29 octobre 2005:

Image réalisée dans les Alpes (1850m)

Télescope C14 sur monture CGE +powermate x4 + Toucam Pro
Pas de filtre IR block.

Film AVI de 300 secondes.
pose de 1/33 sec.

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