Pour la première fois, la NASA cartographie les vents d’altitude qui balaient Mars

Des chercheurs de la NASA ont, pour la première fois, pu cartographier les vents dans l’atmosphère de la planète rouge. Ils espèrent ainsi en apprendre plus sur le mystère de sa dissolution progressive dans le temps — Mars devait, un temps, ressembler à la planète Terre —, et sur les interactions générales entre les planètes et ce qui les protège du vide spatial.

Un nouvel outil imprévu

Le projet MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN) lancé par la NASA vers Mars en 2013, était à l’origine destiné à étudier la composition de l’atmosphère de Mars, en orbitant autour de la planète rouge en utilisant le NGIMS, Natural Gas and Ion Mass Spectometer, ou spectromètre de masse, entre 140 et 240 kilomètres de sa surface.

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En 2016, Mehdi Benna, travaillant au NASA Goddard Space Flight Center est venu à la rencontre de l’équipe de MAVEN avec une proposition inattendue : le NGIMS pouvant pivoter sur lui-même, Benna proposa que l’instrument soit aussi utilisé, sans que cela n’ait été prévu, comme une sorte de girouette pouvant déterminer les directions du vent de la planète rouge. Après avoir rencontré une certaine réticence et usé de beaucoup de persuasion, Benna et son équipe ont pu, grâce à l’aval du constructeur du vaisseau Lockheed Martin, voir leur proposition être acceptée pour créer une cartographie des vents, présentée ces derniers jours dans la revue Science.

Une énigme : Mars, dans la passé, devait ressembler à la Terre

MAVEN a été conçue pour étudier l’atmosphère de Mars, afin d’apporter la réponse à un réel mystère : les scientifiques qui se penchent sur Mars tiennent à résoudre une énigme fondamentale. Comme la Terre, Mars possédait dans le passé une atmosphère épaisse et de l’eau liquide à sa surface — mais aujourd’hui, la planète n’a plus d’eau liquide à sa surface et possède une pression atmosphérique de 6 millibar, soit 160 fois moins que celle de la Terre. Au cours de son histoire, l’atmosphère a été peu à peu « arrachée » de la planète jusqu’à sa quasi-disparition, et les scientifiques pensent que son étude permettra d’en savoir plus.

« La circulation globale [des vents atmosphériques] observée fournit des informations critiques, nécessaires dans l’esquisse de modèles atmosphériques globaux. Ce sont ces mêmes modèles qui sont utilisés pour extrapoler l’état du climat martien dans un passé lointain. » explique Benna.

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L’équipe de Benna a pu découvrir avec surprise que les vents d’altitude correspondaient avec les reliefs de la surface. Quand les masses d’air se déplacées au gré des volcans, canyons, bassins et montagnes, « cela crée des vagues — des effets d’ondulation — qui s’élevent jusqu’aux plus hautes couches de l’atmophère », ce qui permettait à MAVEN et NGIMS de les détecter, dit Benna. « Sur Terre, nous voyons les mêmes formes de vagues, mais pas à de telles altitudes. C’était la vraie surprise, que celles-ci puissent monter à 280 km d’altitude. »

Les chercheurs expliquent la connivence entre reliefs de surface et vents d’altitude par deux hypothèses : l’atmosphère, bien plus fine que la terrestre, laisse passer ces « vagues » jusqu’à des altitudes très élevées sans les altérer — de même, les reliefs sont bien plus prononcés que sur la Terre, et il n’est pas rare de voir des montagnes culminant à 20 000 mètres d’altitude, ce qui amplifie le phénomène.

Cette carte n’est qu’un début

L’équipe de Benna a pu trouver une certaine constance dans les mouvements globaux des vents martiens, mais ne s’explique pas leur caractère tout à fait versatile. « Sur Mars, la circulation globale est stable, mais si vous prenez un instantané à n’importe quel moment, les vents sont très variables. Cela nécessitera plus de recherches pour déterminer pourquoi ces deux phénomènes contradictoires existent. »

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De même, après 4 ans passés sur Mars et plus de 8000 révolutions, MAVEN n’en a pas fini. À terme, les chercheurs veulent élucider le mystère de l’atmosphère disparu, mais aussi comprendre ce qui fait l’essence de ces couches protectrices des planètes, afin de pouvoir mieux comprendre son action autant sur notre planète que sur des exoplanètes à découvrir.

En ce qui concerne l’équipe de Benna, « nous voulons continuer à mesurer. Nous avons deux ans de données, mais nous n’allons pas nous arrêter ici », explique le chercheur. « Nous avons plusieurs années de modélisation et d’analyses devant nous », afin d’élucider, peut-être, ce que nous cachent encore les planètes et leur atmosphère.