24 Janvier 2013

Des fusées de poussière sur Mars

L'un des aspects les plus exotiques de l'atmosphère de Mars est la présence de microscopiques grains de poussière en suspension, qui jouent un rôle crucial dans le climat de la planète rouge.

Cependant, se pose la question du renouvellement continuel de ces poussières. Une équipe de chercheurs de l'IPSL vient de lever le voile sur ce mystère en découvrant dans l'atmosphère de Mars un phénomène extrême baptisé "fusées de poussière".

Modélisation numérique du développement du nuage de poussière détecté par Mars Express. On voit ici l'évolution temporelle de la quantité de poussière dans l'atmosphère martienne. En 4 heures, le nuage se développe jusqu'à 35 km d'altitude. Le nuage finit par s'effilocher horizontalement en une couche subsistant à haute altitude, qui sédimente pendant la nuit mais remonte le jour suivant. © LMD / Aymeric Spiga

Les chercheurs ont eu recours à une démarche inédite en employant un nouveau modèle informatique qui prédit la météorologie à très fine échelle dans une région particulière de Mars. Ils ont étudié l'évolution d'une violente tempête de poussière capturée par l'instrument Omega de la mission européenne Mars Express. Les chercheurs de l'équipe de Aymeric Spiga, premier auteur de la publication, étaient loin de se douter des surprises qui les attendaient ! Si une tempête de poussière se développe d'abord par soulèvement de poussière depuis le sol martien, les chercheurs ont découvert qu'ensuite peut se développer une colonne de poussière en ascension spectaculairement rapide, une "fusée de poussière". Sont alors injectées des quantités considérables de poussière jusqu'à 30 à 50 kilomètres au-dessus de la surface de Mars.

Le mécanisme qui provoque les fusées de poussière sur Mars est appelé convection profonde. Il est également responsable de la formation de puissants nuages d'orage sur Terre, les cumulonimbus. L'énergie qui alimente les mouvements verticaux n'est cependant pas la même sur les deux planètes. Sur Terre, il s'agit de l'énergie relâchée par la condensation de la vapeur d'eau en gouttelettes d'eau nuageuses. Sur Mars, les grains de poussière emportés par une tempête de poussière chauffent intensément la mince atmosphère en absorbant le rayonnement incident du Soleil. La planète rouge étant dépourvue de stratosphère, qui limite sur Terre la hauteur des cumulonimbus, les fusées de poussière sur Mars peuvent alors atteindre des altitudes très importantes.

Ces découvertes permettent d'avancer la première explication solide des énigmatiques couches enrichies en poussière observées à haute altitude sur Mars par la sonde Mars Reconnaissance Orbiter. Le renouvellement permanent des poussières dans l'atmosphère de Mars est également mieux compris. Les fusées de poussière ont de nombreuses autres implications sur la dynamique atmosphérique, le cycle de l'eau, la chimie sur Mars. De plus, connaître leur danger potentiel permet de mieux préparer l'arrivée sur Mars de futures missions robotiques et humaines.

Références de l'article

Rocket dust storms and detached dust layers in the Martian atmosphere, Aymeric Spiga1, Julien Faure1, Jean-Baptiste Madeleine1,3, Anni Määttänen2, François Forget1, Journal of Geophysical Research: Planets 01/2013

1 Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMD), Université Pierre et Marie Curie (UPMC), Institut Pierre Simon Laplace (IPSL), Paris, France
2 Laboratoire ATmosphre, Milieux et Observations Spatiales (LATMOS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Guyancourt, France
3 Brown University, Providence, Rhode Island, USA

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