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Mars, le dieu de la guerre

Coucher de Soleil sur le site d'Opportunity enregistré en 2004. Cliquer sur l'image pour lancer une animation QT de 806 KB.

L'atmosphère martienne (IV)

L'atmosphère de Mars analysée par les sondes spatiales Viking et Mars Surveyor se compose pour 95.3% de gaz carbonique, tout comme Vénus et probablement la Terre dans sa phase prébiotique. L'azote représente 2.7%, l'argon 1.6%, l'oxygène 0.13%, le monoxyde de carbone 0.07% et la vapeur d'eau 0.03%. Les gaz inertes et l'ozone interviennent pour les 0.28% restants.

Pour rappel l'atmosphère de la Terre est constituée de 78% d'azote, de 21% d'oxygène, jusqu'à 7% d'eau et de 0.1% de gaz carbonique, tout à l'inverse de celle de Mars considérant nos besoins vitaux.

L'atmosphère de Mars est donc ténue et irrespirable et loin de nous convenir, à moins de mettre en place un processus de terraforming sur lequel nous reviendrons.

Pendant la nuit martienne, partout sur la planète la température qui est d'environ -25°C durant la journée, descend jusqu'à -100°C. Il se forme une couche de givre qui s'étend sur le sable, autour des pierres et condense les gaz atmosphériques dans les dépressions.

Cette condensation est principalement constituée de gaz carbonique, la vapeur d'eau étant à l'état de traces dans l'atmosphère. Localement toutefois de la glace d'eau se forme tant dans les anfractuosités des reliefs bas protégés des vents que dans l'atmosphère ténue où les gaz arrivent vite au seuil de saturation.

Ce phénomène relance le débat autour de la quantité d’eau piégée dans le sous-sol martien dont nous reparlerons. Seules les missions in situ et un jour le débarquement de l'homme sur Mars permettront de savoir si le cycle de l’eau existe encore aujourd’hui dans une phase gaz-liquide[5]. Car si l'eau a probablement coulé en abondance jadis à la surface de Mars, rares sont les traces tangibles qui subsistent aujourd'hui.

La pression à la surface de Mars est très faible, oscillant entre 6 et 85 mb alors qu'elle est de 1013 mb sur Terre en bordure de emr. L'atmosphère martienne est donc très raréfiée et de surcroît "polluée" de gaz carbonique. Pour toutes ces raisons le son se propage assez mal à la surface de Mars. Protégée par si peu d'atmosphère, le sol de Mars subit également de plein fouet les assauts mortels du rayonnement ultraviolet. Il ne fait pas bon vivre sur Mars sans scaphandre, qui par ailleurs est indispensable pour protéger les éventuels astronautes du bombardement corpusculaire; sans magnétosphère, le sol martien est en effet aussi attaqué par les rayons X solaires et les rayons cosmiques.

Ne disposant pas d'étendue liquide de référence, le niveau standard a été fixé à 6.1 mb. Au sommet de Mons Olympus la pression chute à 1.5 mb, soit l'équivalent de la pression qui règne au niveau de la stratopause sur Terre, vers 50 km d'altitude !

Structure de l'atmosphère martienne comparée à celle de la Terre (les nuages de poussières s'élevant jusqu'à 45 km d'altitude n'ont pas été représentés). Illustrations basées sur une documentation du Planetarium Adler.

Malgré la faible pression régnant sur Mars, son atmosphère est bien active et présente deux couches nuageuses :

- Des nuages jaunes situés entre 40 et 50 km d'altitude. Ils sont constitués de gaz carbonique. Lors des tempêtes de sable ils peuvent être mêlés de poussières soulevées par les vents qui soufflent jusqu'à 500 km/h, propulsant les poussières microscopiques (2 microns en moyenne) jusqu'à moyenne altitude où règne une température de -220°C. Ces nuages sont la principale cause de l'obscurcissement régulier de la surface martienne et de l'érosion du sol. Ils peuvent persister de quelques jours à plusieurs mois. En temps ordinaire, lorsque le sol s'est suffisamment réchauffé, les vents soufflent à quelque 20 km/h.

- Des nuages bleus situés entre 10 et 15 km d'altitude, évoluant par une température voisine de -100°C. Ils sont uniquement visibles sous filtre de contraste bleu. Ils sont similaires à nos cirrus et sont constitués d'eau glacée.

Ces nuages bleus sont parfois associés à des nuages dits "blancs" analogues à nos cirrus et évoluant jusqu'à 20 km d'altitude. Ils se forment au-dessus des régions polaires et des grandes formations. Ils apparaissent surtout au lever du Soleil lorsque la température est la plus basse (5h du matin) et sont constitués d'eau glacée.

Saviez-vous que Mars pourrait avoir un ciel bleu... ? Sur Terre c'est la diffusion de Rayleigh de la lumière bleue sur les molécules d'air qui donne cette couleur si merveilleuse au ciel. Le même phénomène se produit sur Mars, mais ici s'ajoute l'effet contrariant des tempêtes de sable. En effet, si l'atmosphère martienne était claire, nettoyée de toute sa poussière et de tout le sable soulevé par les vents tempétueux, Mars présenterait un beau ciel bleu plutôt qu'un hâle jaune-ocre que les experts en traitement d'image de la NASA ont bien du mal à reproduire sur les photographies couleurs.

L'atmosphère raréfiée produit sur la température au sol des écarts journaliers d'environ 60°. Son excentricité orbitale influence également les températures extrêmes qui oscillent de -140°C au pôle Nord en hiver, à +20°C en été dans l'hémisphère Sud. Dans le sous-sol, à partir de quelques dizaines de centimètres, c'est du permafrost gelé à -60°C. Non, décidemment Mars est un désert glacé très inhospitalier.

A consulter: Modèle interactif de l'atmosphère (NASA-GRC)

Météorologie martienne

A gauche, une vue oblique de l'atmosphère de Mars prise par Viking Orbiter 1 en septembre 1976 en direction du Nord montrant le bassin d'Argyre d'environ 600 km de diamètre. A droite, des nuages d'altitude photograohiés par Opportunity au-dessus du cratère Victoria en octobre 2006. Ci-dessous à gauche, des nuages de glace et du brouillard planent au-dessus de Kasai Vallis par 30°N et 65°O. On distingue un front nuageux au SO. L'image couvre 800 km. A droite, une formation cyclonique près du pôle Nord. L'image couvre 375 km.Documents NASA/NSSDC/Viking1, MGS, JPL/MER et NASA/Calvin J.Hamilton.

Alliée à une température proche de celle de l'azote liquide, l'atmosphère de Mars n'a rien à voir avec celle de la Terre. Versez-y un verre d'eau et le liquide se transformera immédiatement en vapeur. Seul le gaz carbonique peut y exister sous une forme solide ou liquide, à l'instar de la carbonite que l'on utilise sur Terre pour refroidir les aliments. Voilà déjà un phénomène qui ne rend pas Mars très accueillant...

Au coucher du Soleil, le ciel devient pratiquement noir. Ainsi, le 20 août 1976, Viking 1 photographia un coucher de Soleil sur Chryse Planitia. L'atmosphère était tellement faible qu'elle ne diffusa pratiquement pas la lumière. Seule une faible couronne de quelques degrés entourait le Soleil. Une image panoramique du site d'atterrissage d'Utopia Planitia prise par Mars Pathfinder révéla toutefois une légère dominante rosée dans le ciel provoquée par la poussière en suspension.

Quelques années plus tard, en 2005 le rover Spirit pris de nouvelles images du coucher de Soleil martien révélant cette fois beaucoup plus de détails comme on le voit ci-dessous. Mais le paysage reste désolé; Mars est un désert glacé.

A voir : Analemme du Soleil sur Mars (APOD)

Couchers de soleil martiens

A gauche, depuis les premières images des paysages martiens d'Utopia Planitia reçus au JPL en 1976, les experts du MIPL ont plus d'une fois corrigé la balance des couleurs, hésitant entre saturer le ciel de couleur orange ou lui donner une tonalité plus pastel voire même bleue ciel en l'absence de poussière. Aujourd'hui les spécialistes pensent que la couleur beige-orangée du ciel n'est pas aussi prononcée qu'on l'imaginait encore en 1990. Les tonalités présentées ci-dessus ont été pour ainsi dire "mises à jour" en 2002. En fait si on compare le résultat actuel à un traitement RGB ordinaire on peut estimer que le canal rouge a été réduit d'environ 30% par rapport aux autres couleurs primaires. J'ai donc réduit de 30% le gamma du canal rouge sur l'image originale que je possédais. Au centre et à droite, un crépuscule sur Gusev photographié par le rover Spirit le 23 avril 2005 (sol 464) et le 19 mai 2005 (sol 489). Documents NASA/Pathfinder/NSSDC corrigé par l'auteur, NASA/JPL/MER et NASA/PhotoJournal.

Prochain chapitre

Le mythe martien

 

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[5] T.Donahue , Nature, 374, 1995, p432.


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