Le saviez-vous ? C'est la sonde américaine Mariner 4 qui a fourni les premières photos rapprochées de Mars lors de son survol de la planète en 1965.
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Introduction

A première vue, Mars et la Terre n'ont pas beaucoup de points communs. Pourtant, la planète rouge est probablement celle qui ressemble le plus à la Terre. En effet, la durée d'une journée martienne est d'environ 24 heures et 37 minutes. De plus, la planète rouge connaît aussi quatre saisons et elle possède des calottes polaires. Mais un autre élément rapproche la Terre et Mars : la vie. En effet, de nombreuses informations apportées par les sondes spatiales permettent de penser que de l'eau liquide a coulé à la surface de la planète rouge, lorsque celle-ci était encore jeune et active. A cette époque, la vie aurait pu apparaître, protégée par le champ magnétique et l'atmosphère de Mars. Malheureusement, étant trop petite, la planète rouge n'a pas été capable de maintenir des conditions favorables à la vie : le champ magnétique a cessé de dévier les dangereuses particules du vent solaire et l'atmosphère a commencé à se raréfier lorsque l'activité volcanique s'est arrêtée. Même si elle est apparue, la vie n'a donc pas pu se développer : aucun être complexe (végétal ou animal) n'a pu apparaître sur Mars.

Les traces d'écoulement d'eau liquide ne constituent pas le seul élément intéressant à la surface de Mars. En effet, celle-ci présente des formations géologiques très intéressantes, telles que Olympus Mons (le plus grand volcan du système solaire) ou Valles Marineris. Il n'est donc pas étonnant que la planète rouge soit la plus visitée par les sondes spatiales. Malheureusement, les deux tiers des missions martiennes ont échoué et il reste donc beaucoup de chemin à parcourir avant d'y envoyer des Hommes ou d'envisager sa terraformation. Le retour d'échantillons du sol martien constituera la prochaine étape de la conquête de la planète rouge et il s'agira très probablement du plus grand défi technologique de la prochaine décennie.

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Généralités
 
Classification Planète tellurique
Nombre de satellites 2
Diamètre équatorial 6 787 km
Diamètre aux pôles 6 746 km
Masse (Terre=1) 0,107
Densité moyenne (eau=1) 3,94
Pesanteur 3,7 m/s²
Vitesse de libération 5,01 km/s
Pression atmosphérique 7 à 9 hPa
Albédo 0,15
Température moyenne en surface- -63°C
Température maximale en surface +27°C
Température minimale en surface -126°C

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Photos

Mosaïque de 102 photos prises en février 1980 par l'orbiteur de la mission Viking 1.

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Détail d'un panorama réalisé par la sonde Mars Pathfinder.

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Mosaïque de photos du volcan Olympus Mons prises en 1978 par l'orbiteur Viking 1.

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Commentaire des photos

La planète rouge présente deux formations géologiques gigantesques. La première est le réseau de canyons Valles Marineris (photo n°1), qui mesure environ 5 000 km de long, 240 km de large et jusqu'à 6,5 km de profondeur par endroit. La seconde est le volcan Olympus Mons (photo n°3), qui est le plus grand du système solaire avec 27 km de haut et 600 km de diamètre à sa base. Mars est la planète où l'Homme a envoyé le plus de sondes spatiales. On y envoie même des rovers depuis la mission Mars Pathfinder dont le petit véhicule Sojourner avait permis d'étudier les roches de plus près (photo n°2).

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Structure

Atmosphère

La pression à la surface de la planète rouge varie entre 7 et 9 hPa, soit environ un centième de la pression atmosphérique terrestre. Trop peu massive, Mars n'est pas capable de retenir les gaz et, depuis que l'activité volcanique a cessé, l'atmosphère n'est plus entretenue. C'est pourquoi elle est aujourd'hui très ténue et surtout incapable de maintenir une température clémente grâce à l'effet de serre. Il fait donc très froid sur Mars : la température est en moyenne de -60°C.

L'axe de rotation de Mars est incliné à 25,19°. C'est pourquoi les saisons s'y succèdent comme sur la Terre. En hiver, le dioxyde de carbone de l'atmosphère se condense, tombe sous forme de neige puis devient de la glace au sol. C'est ainsi que la calotte polaire s'étend progressivement jusqu'à atteindre 50 à 40 degrés de latitude. Puis, à la fin de l'hiver, lorsque le dioxyde de carbone redevient gazeux, la calotte polaire recule.

Sur Mars, des tempêtes de poussière localisées se produisent tout au long de l'année. Mais, lorsque la planète est au plus près du Soleil, la vitesse des vents atteint son maximum. Les tempêtes peuvent alors s'étendre à toute la planète, l'enveloppant de poussière. En diffusant l'énergie du Soleil, ces gigantesques tempêtes élèvent sensiblement la température à la surface de Mars.

Les gaz qui composent l'atmosphère martienne se répartissent ainsi : dioxyde de carbone (95,3%), diazote (2,7%), argon (1,6%), oxygène et oxyde de carbone (0,2%) et traces d'autres gaz (0,2%). Enfin, l'atmosphère martienne est divisée en trois couches distinctes : la troposphère, la stratosphère et la thermosphère. Ce sont les poussières rouges situées dans la troposphère qui donnent la teinte orangée visible sur les photographies de Mars Pathfinder (cliquez ici pour voir un cliché de cette sonde).

Surface et croûte

La surface de Mars, qui est facile à observer puisque l'atmosphère est transparente, est très intéressante à étudier. Tout d'abord, il existe un contraste assez important entre les deux hémisphères. En effet, l'hémisphère Sud est essentiellement constitué de hautes terres criblées de cratères alors que l'hémisphère Nord est plutôt lisse et d'une altitude moyenne plus basse. Une des hypothèses permettant d'expliquer ce contraste est qu'un océan aujourd'hui disparu recouvrait l'hémisphère Nord de la planète rouge. Cependant, il est très difficile de vérifier cette hypothèses.

Mars possède les volcans les plus impressionnants du système solaire. Le plus célèbre d'entre eux est Olympus Mons (cliquez ici pour voir un cliché de ce volcan) : il mesure 27 km de haut (plus de trois fois le Mont Everest), environ 600 km de large et sa caldeira a un diamètre de 80 km. Ces dimensions gigantesques indiquent que le volcan a connu une très longue activité, peut-être pendant un milliard d'années. Cependant, il n'est pas le seul grand volcan de Mars : trois autres volcans, situés dans le massif Tharsis, culminent à environ 20 km.

La région de Valles Marineris (dont le nom provient de la sonde Mariner 9) est l'une des plus intéressantes de la planète rouge. Long de plus de 4.000 km, large de 150 à 700 km et profond d'environ 10 km, ce gigantesque ensemble de canyons recouvre presque un quart de la circonférence de Mars. La formation de Valles Marineris est peut-être liée à celle du massif Tharsis, qui aurait provoqué de grands mouvements tectoniques à l'origine de fissures et de failles dans la croûte de la planète. Du fait de ses dimensions impressionnantes, Valles Marineris peut être observée avec un télescope (dans de bonnes conditions) comme un trait sombre.

Composé essentiellement de silicates de roche et de métaux, la croûte représente environ 0,5% du rayon de Mars. Contrairement à la Terre, la planète rouge ne possède pas de tectonique des plaques, ce qui explique la formation de gigantesques volcans. En effet, sur Mars, le point chaud se situe toujours sous le même point de la croûte et, de ce fait, chaque coulée de lave augmente la taille du volcan. Sur Terre, au contraire, puisque la plaque se déplace au-dessus du point chaud, on constate la formation d'une chaîne de volcans plus petits.

Manteau et noyau

La structure interne de la Terre est aujourd'hui assez bien connue grâce à l'étude des ondes sismiques. Malheureusement, de tels travaux sont impossibles à réaliser sur Mars. Cependant, les données fournies par les sondes spatiales au sujet du champ magnétique laissent penser que la planète rouge possède un petit noyau et, par conséquent, un manteau épais. Le noyau représenterait environ 39,5% du rayon de Mars et serait essentiellement constitué de fer, mais on ignore dans quel état (liquide ou solide). Le manteau représenterait environ 60% du rayon de la planète et serait composé principalement de silicates de roche et d'oxydes de métaux.

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Orbite
 
Distance moyenne au Soleil 227,9 millions de km (1,52 UA)
Distance maximale au Soleil 250 millions de km
Distance minimale au Soleil 206,5 millions de km
Excentricité de l'orbite 0,0934
Inclinaison de l'orbite par rapport à l'écliptique- 1,8°
Inclinaison de l'axe de rotation sur elle-même 25,19°
Période de rotation sur elle-même 24 h 39 min 35 s
Période de révolution autour du Soleil 686,98 jours terrestres
Vitesse orbitale moyenne 86 870 km/h
Vitesse orbitale maximale 95 370 km/h
Vitesse orbitale minimale 79 131 km/h

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Observation et exploration

Observation depuis la Terre

La planète Mars est connue depuis l'Antiquité car elle est facilement repérable à l'oeil nu lors de ses périodes d'opposition. De plus, sa couleur orangée permet de l'identifier aisément. Cependant, pour observer des formations de surface, un petit télescope est nécessaire. On peut alors voir les calottes polaires ou quelques régions très sombres comme Mare Acidalium ou Syrtis Major. Avec un bon télescope (d'au moins 200 mm d'ouverture), on peut observer la planète plus sérieusement et distinguer clairement trois types de formations avec des couleurs et des albédos différents : les 'continents' ou 'déserts', identifiables grâce à leur teinte rouge orangé ; les 'mers' ou 'lacs', de couleur gris foncé ; et enfin les calottes polaires, blanches et brillantes.

Exploration par des sondes automatiques

Après le triomphe du Spoutnik, les Soviétiques rêvent de ridiculiser une nouvelle fois les Américains en étant les premiers à explorer Mars. C'est ainsi que sont lancées, dés 1960, les sondes Marsnik 1 et 2. Malheureusement, à cause d'une défaillance des lanceurs, les deux engins n'atteindront jamais la planète rouge. Bien sûr, l'URSS tient secret cet échec et décide en 1962 de faire une nouvelle tentative. Mais Spoutnik 29 se désagrège à la sortie de l'atmosphère. C'est pourquoi, à peine une semaine plus tard, est lancée la sonde Mars 1. Celle-ci parvient à s'arracher à l'attraction terrestre et prend la direction de la planète rouge. L'URSS continue sur sa lancée et envoie seulement quatre jours plus tard l'ambitieux Spoutnik 31 dont le but est de se poser sur le sol martien. Mais au lieu d'échapper à la Terre, la sonde soviétique se met en orbite autour d'elle et retombera deux mois après. Tous les espoirs se reportent donc sur Mars 1. Hélas pour les Soviétiques, la liaison radio sera interrompue d'une manière inexplicable en mars 1963.

L'URSS a déjà lancé cinq missions vers Mars mais elles se sont toutes soldées par un échec. Les Etats-Unis n'ont donc pas encore perdu la course à la planète rouge. C'est ainsi que la Nasa lance en 1964 la sonde Mariner 3. Les Américains n'ont pourtant pas plus de réussite que leur concurrent : Mariner 3 ne parvient pas à se séparer de son bouclier protecteur. Désorientée et alourdie, elle ne pourra mener à bien sa mission. Cependant, les Américains restent déterminés : en seulement huit jours, les ingénieurs du JPL (Jet Propulsion Laboratory) mettent au point un nouveau bouclier pour Mariner 4, jumelle de la précédente. Le 28 novembre 1964, l'engin est lancé avec succès et se dirige vers Mars... en même temps qu'une sonde soviétique appelée Zond 2. Malheureusement, l'URSS est encore frappée par la malchance : Zond 2 cessera mystérieusement d'émettre quelques mois plus tard. Pendant ce temps, Mariner 4 poursuit son voyage et, sept mois et demi après son lancement, elle devient la première sonde à survoler Mars, dont elle prend 21 clichés.

Quelques années plus tard, en 1969, les Américains lancent deux nouvelles sondes : Mariner 6 et 7. La mission est un succès et fournit 200 clichés couvrant environ 20% de la surface de Mars. De leur côté, les Soviétiques ne parviennent toujours pas à vaincre la 'malédiction de la planète rouge'. En effet, Mars 69A et 69B, dont l'objectif était une mise en orbite autour de Mars, sont victimes des défaillances des fusées Proton. Deux ans plus tard, en mai 1971, les Américains lancent Mariner 8 et 9 alors que les Soviétiques envoient trois sondes : Cosmos 419, Mars 2 et Mars 3. Cependant, Mariner 8 retombe dans l'océan Atlantique suite à une défaillance de son lanceur et Cosmos 419 se désintègre dans l'atmosphère terrestre à cause d'une erreur de programmation. Heureusement, les trois autres sondes prennent la direction de la planète rouge. Mais une nouvelle difficulté attend les trois engins : en septembre, les astronomes détectent une tempête de poussière sur Mars. Rapidement, la surface de la planète s'obscurcit, balayée par des vents terribles. Les Américains décident donc de couper la caméra de Mariner 9 en attendant la fin de la tempête. Hélas, les sondes soviétiques ne peuvent pas être reprogrammées : l'atterrisseur de Mars 2 s'écrase alors que celui de Mars 3 cesse d'émettre quelques secondes après s'être posé. Les orbiteurs, quant à eux, n'envoient qu'une soixantaine de photos de mauvaise qualité à cause de la tempête.

Le 1er janvier 1972, Mariner 9 est réactivée par la Nasa. Le calme est revenu à la surface de Mars et la sonde américaine peut donc commencer ses observations. Au total, elle prendra 7 329 clichés de la planète rouge. De plus, les photographies bénéficient d'une qualité jamais atteinte : on découvre les volcans géants de Mars et ses vallées qui ressemblent à des lits de rivières asséchées. Dés lors, l'exploration de la planète rouge est relancée, puisque celle-ci n'est peut-être pas si hostile qu'on le pensait. C'est pourquoi, en 1973, les Soviétiques envoient quatre sondes : Mars 4, 5, 6 et 7. La première subit une panne informatique et ne parvient pas à se mettre en orbite. La seconde accomplit 22 orbites pendant lesquelles elle détecte la présence de vapeur d'eau, une fine couche d'ozone ainsi qu'un léger champ magnétique. La troisième libère un module d'atterrissage mais le contact est perdu au moment où il se pose. Les Soviétiques ne récupèrent que quelques données : une pression en surface de 6 millibars et la présence de gaz argon. L'atterrisseur de Mars 7, enfin, ne parvient pas à se poser sur la planète rouge.

En août-septembre 1975, la Nasa lance les sondes Viking 1 et 2, composées chacune d'un orbiteur et d'un atterrisseur. L'objectif de la mission est de savoir s'il y a de la vie sur Mars. Dix mois après leur lancement, les deux atterrisseurs se posent dans l'hémisphère Nord de la planète rouge. Les deux engins fournissent les premières images de la surface de Mars et, à part les sismomètres, tous les instruments fonctionnent parfaitement. Pendant ce temps, les orbiteurs prennent plus de 16.000 clichés couvrant au total près de 97% de la surface. La mission Viking est donc plus qu'un succès, c'est un triomphe pour la Nasa. De plus, les analyses effectuées par les atterrisseurs permettent de conclure qu'il n'y a pas de vie sur Mars...

Après le succès de la mission Viking, l'intérêt pour Mars retombe. La Nasa consacre une grosse partie de son budget au développement de la navette spatiale alors que l'URSS s'enfonce dans une interminable crise. Malgré cela, les Soviétiques envoient en 1988 les sondes Phobos 1 et 2. Hélas, aucune des deux ne parviendra à mener à bien sa mission. Il faudra attendre jusqu'en 1992 pour qu'une nouvelle mission vers Mars soit lancée : il s'agit de la sonde américaine Mars Observer. Malheureusement, le contact avec celle-ci est interrompu trois jours avant sa mise en orbite. Quelques années plus, la Russie, associée à l'Europe et au Japon, lance Mars 96. Cet engin de 6,2 tonnes doit effectué une quarantaine d'expériences et est composé d'un orbiteur, de deux atterrisseurs ainsi que de deux pénétrateurs. Hélas, Mars 96 n'approchera jamais la planète rouge suite à une défaillance de la fusée Proton.

Le 4 décembre 1996, la Nasa lance Mars Pathfinder, qui doit prouver qu'il est possible d'envoyer une sonde sur Mars avec un budget limité (quinze fois inférieur à celui du programme Viking). Mars Pathfinder entame sa descente vers la surface de Mars au début du mois de juillet 1997. Après plus d'une quinzaine de rebonds sur ses airbags, la sonde s'immobilise enfin. Deux jours plus tard, le robot Sojourner effectue ses premières analyses autour de la sonde. La mission fonctionnera au total 83 jours et fournira 16.500 photos ainsi que 15 analyses de roches. Dans le même temps, la sonde Mars Global Surveyor arrive à proximité de Mars. Il s'agit d'un orbiteur dont la mission est de cartographier la surface de la planète rouge. Cependant, elle mettra environ 16 mois pour se mettre en orbite à cause d'un panneau solaire défaillant. Malgré cela, en mars 1999, l'engin peut enfin commencer à cartographier Mars. La mission est un grand succès : sa caméra haute résolution a déjà envoyer plus de 100.000 clichés d'une précision jamais atteinte.

Hélas, la sonde Mars Climate Orbiter lancée par la Nasa en décembre 1998 ne va pas connaître le même succès que Mars Global Surveyor. En effet, lorsqu'il arrive près de Mars en septembre 1999, l'engin descend à une altitude de 57 km au lieu de 150 et se désintègre. Cependant, il est inutile d'évoquer une quelconque malédiction puisque la destruction de Mars Climate Orbiter est due à une erreur humaine : certaines équipes de la Nasa utilisaient des mesures en mètres alors que d'autres utilisaient des mesures en pieds. Quelques mois plus tard, en décembre, la Nasa perd le contact avec l'atterrisseur Mars Polar Lander qui devait larguer deux pénétrateurs dans le but de trouver de l'eau. De leur côté, les Japonais n'ont pas plus de réussite avec leur première sonde, appelée Nozomi (ou Planet B) : lancée le 3 juillet 1998, elle connaît un premier problème lors d'un survol de la Terre (qui retarde de quatre ans l'arrivée de la sonde) avant d'être gravement endommagée par une éruption solaire le 21 avril 2002.

Au total, quatre missions ont atteint la planète Mars au mois de janvier 2004 : les deux MER (Mars Exploration Rovers) de la Nasa, baptisés Spirit et Opportunity, ainsi que les sondes Mars Express (Esa) et Nozomi (Japon). Cette dernière, gravement endommagée, n'est pas parvenue à se mettre en orbite : son carburant était gelé et elle ne pouvait donc effectuer aucune manoeuvre. Le robot britannique Beagle 2, qui devait analyser des échantillons du sol, n'a plus donné aucun signe de vie après son largage par la sonde Mars Express. Celle-ci, en revanche, a pu rapidement débuter sa mission (recherche de l'eau et étude de la composition de l'atmosphère) après une mise en orbite impeccable. Elle est ainsi entrée en concurrence avec la sonde Mars Odyssey (en orbite autour de la planète rouge depuis novembre 2001) qui a détecté de l'hydrogène et donc probablement de l'eau à toutes les latitudes de Mars. En ce qui concerne les deux MER, la mission est un succès indiscutable. Spirit et Opportunity se sont posé tous deux sans encombre sur le sol martien et ont rapidement commencé à explorer la région où ils ont atterri. Les analyses de roche entreprises par Opportunity ont même apporté la preuve que la région où il se trouve était autrefois recouverte d'eau liquide. Pour en savoir plus, lisez l'actualité du mois de janvier et de février 2004 (cliquez ici).

La perte de Nozomi et de Beagle 2 montre que, même avec les technologies actuelles, l'exploration de la planète rouge reste une entreprise délicate où le moindre incident peut provoquer l'échec de la mission. Le bilan de l'exploration de Mars est d'ailleurs plutôt mitigé : deux tiers des missions ont échoué et seulement cinq des quinze tentatives d'atterrissage ont réussi (Viking 1 et 2, Mars Pathfinder et les deux MER).

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La dernière mise à jour de cette page a été effectuée le 14 avril 2006.