14 Octobre 2014

Des fusées de poussière sur Mars

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

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

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".

Les chercheurs ont eu recours à une démarche inédite en employant leur nouveau modèle informatique, qui permet de prédire 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 potentiel danger permet de garantir le succès de l'envoi vers Mars de futures missions robotiques et humaines.

Article de référence :

Rocket dust storms and detached dust layers in the Martian atmosphere, Aymeric Spiga, Julien Faure, Jean-Baptiste Madeleine, Anni Määttänen, François Forget, Journal of Geophysical Research: Planets 01/2013 doi:10.1002/jgre.20046

Contacts :

A. Spiga,
Laboratoire de Météorologie Dynamique,
Boîte courrier 99,
Université Pierre et Marie Curie (UPMC),
4 place Jussieu,
75005 Paris, France

Source : INSU