L’atmosphère de Mars représente moins de 1 % de celle de la Terre. Elle ne protège donc pas la planète du rayonnement solaire et ne retient pas la chaleur à la surface. C’est ainsi qu’on peut la décrire brièvement, mais regardons-la de plus près.
Table des matières
Informations générales
L’atmosphère de Mars a été découverte avant même le vol des stations automatiques interplanétaires vers la planète. Grâce aux oppositions triennales de la planète et aux analyses spectrales, les astronomes savaient déjà au XIXe siècle qu’elle avait une composition très homogène, composée à plus de 95 % de CO2.
La couleur du ciel martien depuis le module d’atterrissage Viking Lander 1. À 1742 sol (jour martien), une tempête de poussière est visible.
Au 20e siècle, grâce aux sondes interplanétaires, on a appris que l’atmosphère de Mars et sa température sont fortement corrélées, car le transport de minuscules particules d’oxyde de fer crée d’énormes tempêtes de poussière qui peuvent recouvrir la moitié de la planète et en augmenter la température.
Composition approximative
L’enveloppe gazeuse de la planète se compose à 95 % de dioxyde de carbone, à 3 % d’azote, à 1,6 % d’argon et à des traces d’oxygène, de vapeur d’eau et d’autres gaz. Elle est également très chargée en fines particules de poussière (principalement composées d’oxyde de fer), qui lui donnent une couleur rougeâtre. Grâce aux informations sur les particules d’oxyde de fer, il n’est pas difficile de répondre à la question de la couleur de l’atmosphère.
Dioxyde de carbone
Les dunes sombres sont le résultat de la sublimation du dioxyde de carbone gelé, qui a fondu au printemps et s’est échappé dans l’atmosphère raréfiée, laissant derrière lui des traces comme celles-ci.
Pourquoi l’atmosphère de la planète rouge est-elle composée de dioxyde de carbone ? La planète n’a pas connu de tectonique des plaques pendant des milliards d’années. L’absence de mouvement des plaques a permis aux points chauds volcaniques de cracher du magma à la surface pendant des millions d’années consécutives. Le dioxyde de carbone est également un produit de l’éruption et c’est le seul gaz qui renouvelle constamment l’atmosphère ; en fait, c’est pratiquement la seule raison pour laquelle elle existe. En outre, la planète a perdu son champ magnétique, ce qui a contribué à ce que des gaz plus légers soient emportés par le vent solaire. Les éruptions incessantes ont donné naissance à de nombreuses grandes montagnes volcaniques. Le mont Olympe est la plus grande montagne du système solaire.
Coucher de soleil, pris par le rover Curiosity
Les scientifiques pensent que Mars a perdu toute son atmosphère parce qu’elle a perdu sa magnétosphère il y a environ 4 milliards d’années. Autrefois, l’enveloppe gazeuse de la planète était plus dense et la magnétosphère protégeait la planète du vent solaire. Le vent solaire, l’atmosphère et la magnétosphère sont étroitement liés. Les particules solaires interagissent avec l’ionosphère et en éloignent les molécules, réduisant ainsi sa densité. C’est la réponse à la question de savoir où est passée l’atmosphère. Ces particules ionisées ont été détectées par des engins spatiaux dans l’espace situé derrière Mars. Il en résulte une pression moyenne de 600 Pa à la surface, contre une pression moyenne de 101300 Pa sur Terre.
Le méthane
Des quantités relativement importantes de méthane ont été découvertes assez récemment. Cette découverte inattendue a montré que l’atmosphère contient du méthane dans une proportion de 30 parties par milliard. Ce gaz provient de différentes parties de la planète. Les données suggèrent qu’il existe deux sources principales de méthane.
Au coucher du soleil, la couleur bleue du ciel est due, en partie, à la présence de méthane
On pense que Mars produit environ 270 tonnes de méthane par an. Selon les conditions régnant sur la planète, le méthane se décompose rapidement, en 6 mois environ. Pour que le méthane existe en quantités détectables, il doit y avoir des sources actives sous la surface. L’activité volcanique et la serpentinisation sont les causes les plus probables de la formation du méthane.
D’ailleurs, le méthane est l’une des raisons pour lesquelles l’atmosphère de la planète est bleue au coucher du soleil. Le méthane disperse mieux le bleu que les autres couleurs.
Le méthane est un sous-produit de la vie et résulte également du volcanisme, des processus géothermiques et de l’activité hydrothermale. Le méthane étant un gaz instable, il doit exister sur la planète une source qui le renouvelle en permanence. Cette source doit être très active, car des études ont montré que le méthane se décompose en moins d’un an.
Composition quantitative
Circulation des gaz dans l’atmosphère martienne
Composition chimique de l’atmosphère : elle est constituée à plus de 95 % de dioxyde de carbone, 95,32 % pour être précis. Les gaz se répartissent comme suit :
Dioxyde de carbone 95,32 % Azote 2,7 % Argon 1,6 % Oxygène 0,13 % Monoxyde de carbone 0,07 % Vapeur d’eau 0,03 % Oxyde d’azote 0,0013 %.
Structure de l’atmosphère
L’atmosphère est divisée en quatre couches principales : la basse, la moyenne, la haute et l’exosphère. La couche inférieure est une région chaude (température d’environ 210 K). Elle est chauffée par les poussières présentes dans l’air (poussières de 1,5 µm de diamètre) et par le rayonnement thermique provenant de la surface.
Il faut savoir que, bien que très raréfiée, la concentration de dioxyde de carbone, dans l’enveloppe gazeuse de la planète, est environ 23 fois plus importante que dans la nôtre. Par conséquent, l’atmosphère de Mars n’est pas si agréable, il est impossible d’y respirer, non seulement pour les humains, mais aussi pour les autres organismes terrestres.
Atmosphère de la planète, figure
L’atmosphère moyenne est similaire à celle de la Terre. La haute atmosphère est chauffée par le vent solaire et la température y est beaucoup plus élevée qu’à la surface. Cette chaleur pousse le gaz à quitter l’enveloppe gazeuse. L’exosphère commence à environ 200 kilomètres de la surface et n’a pas de limite précise. Comme vous pouvez le constater, la répartition des températures en fonction de l’altitude est assez prévisible pour une planète du groupe de la Terre.
La météo sur Mars
Les prévisions météorologiques sur Mars sont généralement très mauvaises. Vous pouvez consulter les prévisions météorologiques pour Mars ici. Le temps change tous les jours et parfois même toutes les heures. Cela semble inhabituel pour une planète dont l’atmosphère ne représente que 1 % de celle de la Terre. Malgré cela, le climat de Mars et la température globale de la planète sont tout aussi influencés l’un par l’autre que sur Terre.
La température
En été, les températures diurnes à l’équateur peuvent atteindre jusqu’à 20 °C. La nuit, les températures peuvent descendre jusqu’ à-90 °C. Une différence de 110 degrés en une journée peut créer des tornades de poussière et des tempêtes de poussière qui couvrent la planète entière pendant des semaines. En hiver, les températures peuvent descendre jusqu’ à-140 °C. Le dioxyde de carbone gèle et se transforme en glace sèche. En hiver, le pôle Nord martien est recouvert d’une couche de glace sèche d’un mètre, tandis que le pôle Sud est recouvert en permanence de huit mètres de glace sèche.
Les nuages
Animation du mouvement des nuages dans l’atmosphère, obtenue par la sonde Curiosity
Comme les radiations du Soleil et le vent solaire bombardent constamment la planète, l’eau liquide ne peut pas exister, et il ne pleut donc pas sur Mars. Cependant, il arrive que des nuages apparaissent et que de la neige commence à tomber. Les nuages sur Mars sont très petits et très fins.
Curiosity a filmé les nuages sur fond de mât robotisé
Les scientifiques pensent que certains d’entre eux sont constitués de petites particules d’eau. L’atmosphère contient de la vapeur d’eau en quantités infimes. À première vue, il peut sembler que les nuages ne peuvent pas exister sur la planète.
Animation du mouvement des nuages, photos de l’atterrisseur Phoenix.
Et pourtant, sur Mars, les conditions sont réunies pour que des nuages se forment. La planète est si froide que l’eau contenue dans ces nuages ne tombe jamais sous forme de pluie, mais se transforme en neige dans la haute atmosphère. Les scientifiques ont observé ce phénomène à plusieurs reprises et rien ne prouve que la neige n’atteint pas la surface.
Poussière
Poussière déposée sur le rover
L’influence de l’atmosphère sur les schémas de température est assez facile à observer. Les tempêtes de poussière qui réchauffent localement la planète constituent l’événement le plus révélateur. Elles se produisent en raison de la différence de température sur la planète, et la surface est couverte de poussières légères, qui sont soulevées par un vent aussi faible soit-il.
La surface de la planète nettoyée par la brosse à poussière du rover martien
Ces tempêtes empoussièrent les panneaux solaires, rendant impossible l’exploration à long terme de la planète. Heureusement, les tempêtes alternent avec le vent, qui souffle la poussière accumulée sur les panneaux. Mais l’atmosphère de Curiosity n’est pas en mesure d’interférer, le rover américain avancé est équipé d’un thermogénérateur nucléaire et lui, les interruptions avec la lumière du soleil ne sont pas terribles, contrairement à un autre rover Opportunity, qui travaille sur des panneaux solaires.
Un tel rover ne craint pas les tempêtes de poussière.
Dioxyde de carbone
Comme nous l’avons déjà mentionné, l’enveloppe gazeuse de la planète rouge est composée à 95 % de dioxyde de carbone. Celui-ci peut geler et tomber à la surface. Environ 25 % du dioxyde de carbone atmosphérique se condense dans les calottes polaires sous forme de glace solide (glace sèche). Cela s’explique par le fait que les pôles martiens ne sont pas exposés à la lumière du soleil pendant l’hiver.
Lorsque la lumière du soleil tombe à nouveau sur les pôles, la glace passe à l’état gazeux et s’évapore à nouveau. Il y a donc un changement important de pression au cours d’une année.
Tornades de poussière
Une tornade de poussière de 12 kilomètres de haut et de 200 mètres de diamètre.
Si vous vous êtes déjà trouvé dans une zone désertique, vous avez déjà vu de minuscules tourbillons de poussière qui semblent surgir de nulle part. Sur Mars, les tourbillons de poussière sont un peu plus sinistres que sur Terre. L’atmosphère de la planète rouge est 100 fois moins dense que la nôtre. Les tornades ressemblent donc davantage à des tornades, s’élevant à plusieurs kilomètres dans les airs et mesurant des centaines de mètres de diamètre. Cela explique en partie pourquoi, par rapport à notre planète, l’atmosphère est rouge : tempêtes de poussière et fines poussières d’oxyde de fer. La couleur de l’enveloppe gazeuse de la planète peut également changer au coucher du soleil : lorsque le soleil se couche, le méthane diffuse davantage la partie bleue de la lumière que le reste, de sorte que le coucher de soleil sur la planète est bleu.
L’émergence
En été sur Mars, les températures peuvent varier d e-90°C la nuit à 20°C le jour. Cette différence de 110 degrés crée les conditions nécessaires à la formation de tornades de poussière. Le mélange d’air chaud et d’air froid est la principale condition nécessaire à la formation des tornades, qui se produisent précisément près de la surface. La principale différence est que la pression atmosphérique sur Mars est beaucoup plus faible, ce qui permet à la tempête de se développer plus rapidement et de prendre de l’ampleur. L’atmosphère est plus chaude pendant la journée, surtout à l’équateur, mais malgré cela, elle n’est pas propice à la vie, d’abord en raison de sa composition et ensuite à cause de la faible pression.
Formation des tempêtes
Formation d’orages dans l’atmosphère, d’après la sonde Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA
Voyons ce que les scientifiques pensent des conditions qui règnent à l’intérieur d’une de ces tempêtes. La tempête se forme rapidement et vous vous retrouvez soudain dans l’incapacité de voir à plus de quelques centimètres devant vous. Des vents atteignant 30 mètres par seconde soulèvent en un rien de temps d’énormes quantités d’oxyde de fer. Pire encore, le frottement de la poussière dans l’air crée de l’électricité.
Comme il n’y a pas d’érosion à la surface de Mars, les rovers martiens ont pu photographier les traces laissées par les précédentes tornades sur la surface de la planète.
Les tornades de poussière sur Mars constitueront un sérieux problème pour les astronautes qui devront y faire face dès leur arrivée sur la planète.
Une tornade de poussière dans le cratère de Gusev
L’enveloppe gazeuse pose un grand nombre d’obstacles à l’exploration humaine de la planète. L’impossibilité de trouver de l’eau liquide à la surface et les niveaux élevés de radiations en sont des exemples.
Il existe une excellente vidéo sur les tornades de poussière.
Recherches futures
Malgré le grand nombre de connaissances, nous avons encore beaucoup à apprendre sur l’atmosphère de la planète, pour son étude détaillée le 18 novembre 2013 a été lancé le vaisseau spatial MAVEN dont la tâche principale sera une étude détaillée de l’enveloppe gazeuse et des processus qui s’y déroulent.
Date de publication: 12-26-2023
Mettre à jour la date: 12-26-2023