Une nouvelle étude utilisant les données de l’orbiteur Mars Odyssey de la NASA pourrait expliquer pourquoi le givre martien peut être invisible à l’œil nu et pourquoi des avalanches de poussière apparaissent sur certaines pentes.
Les scientifiques ont été déconcertés l’année dernière en étudiant des images de la surface martienne prises à l’aube par l’orbiteur Mars Odyssey de la NASA. Lorsqu’ils ont regardé la surface à l’aide de la lumière visible – celle que l’œil humain perçoit – ils ont pu voir un gel matinal bleu-blanc fantomatique illuminé par le soleil levant. Mais en utilisant la caméra sensible à la chaleur de l’orbiteur, le givre est apparu plus largement, y compris dans des zones où aucun n’était visible.
Les scientifiques savaient qu’ils examinaient le givre qui se forme pendant la nuit et qui est composé principalement de dioxyde de carbone, essentiellement de la neige carbonique, qui apparaît souvent comme du givre sur la planète rouge plutôt que comme de la glace d’eau. Mais pourquoi ce givre de neige carbonique était-il visible à certains endroits et pas à d’autres ?
Dans un article publié le mois dernier dans le Journal of Geophysical Research: Planètesces scientifiques ont proposé une réponse surprenante qui pourrait également expliquer comment les avalanches de poussière, qui remodèlent la planète, se déclenchent après le lever du soleil.
Du givre à la vapeur
Lancée en 2001, Odyssey est la mission martienne la plus longue de la NASA et transporte le système d’imagerie par émission thermique (THEMIS), une caméra infrarouge ou sensible à la température qui offre une vue unique de la surface martienne. L’orbite actuelle d’Odyssey offre un regard unique sur la planète à 7 heures du matin, heure locale de Mars.
« L’orbite matinale d’Odyssey produit des images spectaculaires », a déclaré Sylvain Piqueux du Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud, qui a dirigé l’article. « Nous pouvons voir les longues ombres du lever du soleil alors qu’elles s’étendent sur la surface. »
Parce que Mars a si peu d’atmosphère (seulement 1% de la densité de celle de la Terre), le soleil réchauffe rapidement le givre qui s’accumule pendant la nuit. Au lieu de fondre, la neige carbonique se vaporise dans l’atmosphère en quelques minutes.
Lucas Lange, un stagiaire du JPL travaillant avec Piqueux, a d’abord remarqué la signature froide du givre dans de nombreux endroits où il ne pouvait pas être vu à la surface. Ces températures apparaissaient à quelques dizaines de microns sous terre, soit moins que la largeur d’un cheveu humain « sous » la surface.
« Notre première pensée était que la glace pourrait être enterrée là-bas », a déclaré Lange. « La glace sèche est abondante près des pôles de Mars, mais nous regardions plus près de l’équateur de la planète, où il fait généralement trop chaud pour que du givre de glace sèche se forme. »
Dans leur article, les auteurs proposent qu’ils voyaient du « givre sale » – du givre de glace sèche mélangé à de fins grains de poussière qui l’obscurcissaient dans la lumière visible mais pas dans les images infrarouges.
Dégel et avalanches
Le phénomène a conduit les scientifiques à soupçonner que le gel sale pourrait également expliquer certaines des traînées sombres qui peuvent s’étendre sur 3 300 pieds (1 000 mètres) ou plus sur les pentes martiennes. Ils savaient que les traînées résultaient essentiellement d’avalanches de poussière qui remodèlent lentement les flancs des montagnes à travers la planète. Les scientifiques pensent que ces avalanches de poussière ressemblent probablement à une rivière de poussière qui épouse le sol et libère une traînée de matière pelucheuse derrière. Au fur et à mesure que la poussière se déplace vers le bas pendant plusieurs heures, elle expose des traînées de matériau plus sombre en dessous.
Ces stries sombres ne sont pas les mêmes qu’une variété mieux documentée appelée lignes de pente récurrentes, qui se reproduisent aux mêmes endroits, saison après saison, pendant des semaines (au lieu d’heures) à la fois. On pensait autrefois qu’elles résultaient de l’eau saumâtre s’infiltrant lentement des flancs des montagnes, on pense maintenant généralement que les lignes de pente récurrentes résultent d’écoulements de sable sec ou de poussière.
En cartographiant les stries des pentes pour leur étude récente, les auteurs ont découvert qu’elles avaient tendance à apparaître dans les endroits où il y avait du gel le matin. Les chercheurs proposent que les stries résultent de la vaporisation du givre créant juste assez de pression pour détacher les grains de poussière, provoquant une avalanche.
Les hypothèses sont une preuve supplémentaire de la façon dont la planète rouge peut être surprenante.
« Chaque fois que nous envoyons une mission sur Mars, nous découvrons de nouveaux processus exotiques », a déclaré Chris Edwards, co-auteur d’un article à la Northern Arizona University à Flagstaff. « Nous n’avons rien d’exactement comme une séquence de pente sur Terre. Vous devez penser au-delà de vos expériences sur Terre pour comprendre Mars. »
L. Lange et al, Gardening of the Martian Regolith by Diurnal CO 2 Frost and the Formation of Slope Streaks, Journal of Geophysical Research: Planètes (2022). DOI : 10.1029/2021JE006988