Astronomie

Pourquoi la glace sur Mars n'est-elle pas recouverte de poussière ?

Pourquoi la glace sur Mars n'est-elle pas recouverte de poussière ?


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Il y a de la glace d'eau exposée sur Mars, comme dans des cratères comme celui-ci

Dans le même temps, Mars a une tempête de poussière, couvrant les panneaux solaires des rovers et couvrant occasionnellement la planète entière

Alors pourquoi cette glace n'est-elle pas recouverte de poussière ?

Je comprends que la glace sèche au dioxyde de carbone peut maintenir une surface propre, car elle est sublimée de façon saisonnière dans l'atmosphère et se redépose, mais comment se fait-il que la glace d'eau (au moins une partie) soit également laissée propre ?


Une grande partie de la glace d'eau sur Mars est recouverte de poussière. L'atterrisseur Phoenix de la NASA n'a eu qu'à en gratter une partie pour trouver la couche de glace en dessous comme on le voit ici : https://www.nasa.gov/mission_pages/phoenix/images/press/sol_020_024_change_dodo_v3.html


Une hypothèse :

au début, il y a une diminution rapide de l'albédo, qui est ensuite suivie d'une augmentation rapide. La diminution pourrait être due à la contamination par la poussière après toute la sublimation par le gel de CO2 ; à mesure que la température continue d'augmenter, la poussière pourrait s'enfoncer thermiquement dans la glace d'eau et/ou tomber dans les fissures entre les gros grains de glace d'eau
Un modèle conceptuel pour l'explication des changements d'albédo dans les cratères martiens, p.889.

De plus, la calotte glaciaire du pôle nord s'épaissit lentement, de 70 microns par an, ce qui pourrait enterrer la poussière.


Une étude sur la nature explique le mystère des calottes glaciaires de Mars

Une équipe interdisciplinaire de scientifiques pense avoir une réponse à un mystère de longue date sur la raison pour laquelle la calotte glaciaire permanente du pôle Sud de Mars est décalée du pôle lui-même. En termes simples, il fait plus froid et plus orageux dans cet hémisphère.
Mais ce n'est qu'une partie de l'équation, disent les scientifiques, et une nouvelle compréhension du climat de Mars et de ses régions polaires peut suggérer des indices pour trouver de l'eau dans la zone équatoriale de la planète - où il serait plus facile d'atterrir un vaisseau spatial - et ouvrir la porte à l'exploration future et la recherche de la vie.
Ils ont rapporté leurs découvertes dans la revue Nature (11 mai 2005).

Jeffrey Barnes, professeur de sciences atmosphériques à l'Oregon State University et l'un des auteurs de l'étude, a déclaré que les calottes glaciaires permanentes sur les pôles de Mars sont assez différentes. La calotte glaciaire du pôle nord est beaucoup plus grande - environ la taille du Groenland - et se compose principalement de glace d'eau.

"Le pôle Sud, cependant, est un animal étrange", a déclaré Barnes. "La calotte est composée principalement de glace carbonique - ou de glace sèche - qui est le composant principal de l'atmosphère martienne. La calotte glaciaire sud est beaucoup plus petite, environ un dixième de celle du pôle nord, et tout est sur L'autre côté du pôle contient une zone beaucoup plus grande connue sous le nom de « région cryptique », qui est composée de glace saisonnière en hiver mais a un faible albédo ou réflectivité.

"Et personne n'a été capable de comprendre pourquoi il y a cette distribution particulière de dépôts de glace."

Les scientifiques ont pu utiliser des images de Mars Global Surveyor, des informations sur la température et des modèles climatiques pour développer une nouvelle théorie.

"Nous pensons essentiellement que la région cryptique est une couche de glace incroyablement claire", a déclaré Barnes. "La raison de la faible réflectivité est que le sol sous la glace apparaît à travers elle."

Les autres scientifiques de l'étude comprenaient l'auteur principal Anthony Colaprete, du NASA Ames Research Center Robert M. Haberle et Jeffery L. Hollingsworth, NASA Ames et San Jose State University et Hugh H. Kieffer et Timothy N. Titus, le U.S. Geological Survey.

La calotte glaciaire permanente du pôle sud se trouve dans l'hémisphère ouest, qui est orageux pendant les hivers martiens et reçoit de nombreuses chutes de neige sous forme de particules de dioxyde de carbone (C02). Ceux-ci sont très brillants et hautement réfléchissants, créant une calotte glaciaire permanente visible ainsi que des dépôts saisonniers beaucoup plus étendus.

L'hémisphère oriental est comparativement plus chaud et a rarement des tempêtes. Les scientifiques pensent qu'au lieu de tomber sous forme de neige, le CO2 de l'atmosphère de Mars se condense directement sur le sol et forme une plaque de glace, qui est claire. Ils pensent que la dalle a environ un mètre de profondeur.

La glace au CO2 nécessite des températures beaucoup plus froides - jusqu'à moins-125 degrés centigrades - que la glace d'eau au pôle nord.

La neige qui tombe dans un seul hémisphère du pôle sud peut s'expliquer par le climat asymétrique de Mars dans le sud, a déclaré Barnes. La topographie de la planète est sévère et les différentes caractéristiques affectent fortement le climat, tout comme elles le font sur Terre.

Mars possède le système volcanique le plus élevé du système solaire - l'Olympus Mons, haut de 85 000 pieds, et d'autres de presque cette hauteur. L'hémisphère sud abrite également le canyon Valles Marineris, qui a une profondeur de six à sept kilomètres et la longueur des États-Unis. Le bassin Hellas est encore plus profond, à 10 kilomètres, ou plus de six miles.

"La planète possède d'énormes volcans et montagnes qui s'étendent bien au nord de l'équateur jusqu'à l'hémisphère sud, et deux gigantesques bassins au sud", a déclaré Barnes. "Le vent soufflant sur ces caractéristiques topographiques crée des modèles à grande échelle qui ont un impact profond sur le climat. Mars a des systèmes météorologiques similaires à la Terre, avec des systèmes de haute et basse pression et des fronts chauds et froids."

Barnes a déclaré qu'il existe des preuves que la glace de C02 dans la calotte sud permanente s'érode, ce qui soulève la possibilité d'un changement climatique mondial. La superficie de la calotte glaciaire n'a pas diminué, mais les caractéristiques à l'intérieur diminuent et la profondeur peut également diminuer, a-t-il déclaré.

La disparition de la calotte glaciaire sud de CO2 pourrait indiquer un changement très important du climat de Mars, a souligné Barnes, dont la spécialité de recherche est l'atmosphère martienne. Les scientifiques pensent que les calottes glaciaires sont relativement jeunes car elles manquent de cratères. Ils disent également que Mars a probablement une histoire climatique volatile, déclenchée par des changements dans l'inclinaison de son axe et son modèle d'orbite autour du soleil.

"Les scientifiques pensent que les périodes glaciaires sur Terre ont été déclenchées par de petits changements dans l'inclinaison de l'axe de la Terre et de son orbite - sur des dizaines et des centaines de milliers d'années", a déclaré Barnes. "Mars a subi des changements similaires, mais beaucoup, beaucoup plus grands. La Terre s'incline d'environ 23 degrés et Mars a une inclinaison d'environ 25 degrés. Mais dans son passé, Mars s'est inclinée jusqu'à 60 degrés et aussi peu que zéro degré.

"Son modèle orbital a également changé de façon spectaculaire", a-t-il ajouté. "Cela aurait un impact majeur sur les températures, le climat et les calottes glaciaires."

Au cours de ces changements majeurs, Mars peut avoir eu d'énormes calottes glaciaires saisonnières qui s'étendent presque jusqu'à son équateur - ou les calottes polaires permanentes peuvent avoir complètement fondu. En apprendre davantage sur le modèle de formation et de fonte de la glace pourrait amener les scientifiques à trouver des dépôts de glace d'eau près de l'équateur, où il est plus facile d'atterrir et d'utiliser des engins spatiaux que dans les zones polaires interdites.

L'eau, bien sûr, est l'ingrédient le plus essentiel à la vie, a souligné Barnes.

"Certains des plus gros dépôts de glace d'eau peuvent en fait se trouver à des latitudes plus basses, près de la surface, recouverts de poussière", a-t-il déclaré. "Nous avons fait un pas vers une meilleure compréhension de l'endroit où l'eau peut se trouver en en apprenant davantage sur les calottes glaciaires polaires et le système climatique. Mais il y a beaucoup de choses que nous ne savons pas sur les calottes glaciaires polaires et les changements climatiques sur Mars . Nous avons encore beaucoup de travail à faire, dont une grande partie devra être de nature hautement interdisciplinaire, comme l'était cette étude. "


Poursuivez le Starcruiser pour tester la glace sur Mars

"J'ai toujours vécu dans l'espace dans mon esprit", a déclaré Lengel Isgrig. « Il y a des opportunités infinies dans l’espace. Il n'y a pas de règles, et vous pouvez simplement y aller. Je me suis dit : « Faisons quelque chose d'amusant. Tout le monde sera probablement dehors cet été, alors pourquoi ne pas apporter une délicieuse gâterie que tout le monde peut avoir, et la faire sur le thème de l'espace. » Le popsicle Cosmic Cold Brew est un café infusé à froid avec du lait d'avoine, un soupçon de citron vert et enrobé avec de la poussière d'astéroïde. Rocket #9, inspiré de Lady Gaga, est un popsicle fraise-vanille, et Martian Sunrise est un popsicle orange et vert à la cardamome avec un saupoudrage de paillettes.

D'autres saveurs arrivent cet été, y compris un bar adapté aux céto. Lengel Isgrig a un popsicle préféré actuel de sa gamme qu'il a conçu en l'honneur de son film préféré - le classique de 1993 "Coneheads". Nommé d'après le personnage principal, Beldar's Delight est un popsicle à la noix de coco, à la citronnelle et au citron vert recouvert de poussière de galets fruités. Mais Ice on Mars n'est pas une mission à un seul homme. Lengel Isgrig a un équipage derrière son objectif. Son colocataire a conçu le logo, l'aide à la navigation vient du mari de Lengel Isgrig, Ryan Lengel Isgrig, et la famille et les amis ont fait un don pour rendre cette mission possible. Fin mars, Hunter et Ryan ont lancé un effort de financement participatif pour acheter des fournitures.

"Je viens d'une famille qui a tellement de restrictions alimentaires et de sensibilités, et cela a toujours été une priorité lorsque nous sommes ensemble pour faire des choses que nous pouvons manger ensemble", a déclaré Lengel Isgrig. "Avec mes popsicles, je veux que tout le monde puisse en avoir un pour que personne ne se retrouve avec un dessert alternatif." "Dans les cinq heures suivant la publication, j'avais tout reçu sur ma liste de souhaits, soit plus de 3 500 $ de fournitures", a déclaré Hunter Lengel Isgrig. "C'était absolument fou, et je serai toujours reconnaissant pour cela."

Ice on Mars est un endroit tout compris et accueillant pour savourer des friandises glacées, et une partie de cette équation consiste à utiliser des ingrédients sans danger pour les personnes allergiques et soumises à des restrictions. "J'aime toutes mes saveurs, tout comme les enfants, mais" Coneheads "est mon film préféré de tous les temps", a déclaré Lengel Isgrig. "J'avais besoin de faire quelque chose pour Beldar parce qu'il m'a tellement apporté."

Ice on Mars sera disponible dans le Starcruiser tous les jeudis au dimanche, si le temps le permet. Les sucettes glacées coûtent 4,50 $ chacune ou deux pour 8 $. Consultez l'Instagram Ice on Mars pour des informations mises à jour sur les endroits où vous pouvez trouver des sucettes glacées d'un autre monde cet été. Ice on Mars est prêt à être lancé, nous apportant des sucettes glacées d'été rafraîchissantes pour alimenter la mission dans laquelle vous vous lancez.


Plus de preuves que Mars est volcaniquement active en ce moment. Aujourd'hui.

De nouvelles recherches portant sur des images et d'autres mesures effectuées depuis l'orbite suggèrent fortement que Mars peut encore être volcaniquement active maintenant. Comme, aujourd'hui à présent. Cela cadre assez bien avec d'autres indicateurs selon lesquels la planète rouge n'est peut-être pas encore la planète morte.

Les observations ont été faites à l'aide de divers instruments à bord du merveilleux Mars Reconnaissance Orbiter (ou MRO), qui fait le tour de la planète depuis 2006. Les images ciblaient une zone appelée Elysium Planitia (littéralement les plaines du ciel), plus précisément une région appelée Cerberus Fossae qui est chargé de fissures parallèles dans la croûte martienne.

Plus de mauvaise astronomie

Ces fissures dans la croûte sont appelées fosses et sont dues à une extension tectonique, où le sol est séparé de la pression sous la surface. Comme je l'ai déjà écrit :

Qu'est-ce qui a causé ces fissures? Ils sont très probablement dus à l'extension tectonique, lorsque la surface est étirée pour une raison quelconque. Vous avez déjà vu quelque chose comme ça si vous avez déjà fait un gâteau ou des muffins. Le dessus va brunir et durcir avant le milieu. Au fur et à mesure que l'intérieur du gâteau cuit, il se dilate, poussant contre le dessus déjà cuit. Cette pression peut provoquer la scission et la séparation du dessus, créant une fissure ou une fissure.

La surface de Mars est jonchée de matériaux volcaniques à l'échelle mondiale, mais le volcanisme a culminé sur la planète il y a probablement 2 à 3 milliards d'années. Cependant, il y a eu des preuves que l'activité s'est poursuivie dans les temps géologiques récents, certaines caractéristiques ont été datées d'à peine 2 millions d'années.

À gauche : la zone d'Elyisum Planitia où Mars InSight a atterri, qui contient un volcan et de nombreuses fissures à la surface. A droite : La fissure en question, avec de la matière sombre étalée autour d'elle, peut-être de coulées pyroclastiques très récentes. Crédit : Horvath et al. (modifié par Phil Plait)

Une équipe de planétologues a étudié l'une de ces fissures, une fissure sans nom de 34 kilomètres de long sur quelques centaines de mètres de large, et elle se démarque sur les images. Il y a des lobes ou des ailes de matière sombre s'étendant sur plusieurs kilomètres de chaque côté de la fissure sur environ la moitié de sa longueur. La surface plus éloignée autour d'elle est beaucoup plus claire, probablement recouverte de fine poussière.

En utilisant d'autres instruments à bord du MRO, ils ont découvert que le matériau était riche en pyroxène, un minéral que l'on trouve couramment dans les coulées volcaniques. Ils ont également constaté que le matériau a une inertie thermique élevée, ce qui signifie qu'il est lent à se réchauffer pendant la journée et à se refroidir la nuit. Les vieilles roches plates ont une faible inertie thermique, se réchauffant et se refroidissant rapidement. Cela indique que le matériau est plus moelleux, plus granuleux, typique de certaines éruptions volcaniques.

Des dunes de sable ondulent sur le sol d'un graben à Cerberus Fossae sur Mars dans cette image en couleur améliorée (Mars est gris foncé et ocre, pas bleu). Crédit : NASA/JPL-Caltech/Université d'Arizona

La quantité totale de matière sombre là-bas est d'environ 20 millions de mètres cubes, soit un cube d'environ 270 mètres de côté, mais elle est répartie sur une grande surface et a probablement jusqu'à quelques dizaines de centimètres d'épaisseur près de la fissure (c'était déterminés en examinant les cratères d'impacts survenus après le dépôt du matériau, ils révèlent la profondeur du matériau).

Les scientifiques concluent qu'il s'agit probablement d'un dépôt provenant d'une coulée pyroclastique, la chose la plus terrifiante que je puisse imaginer en parlant de volcans. Ce sont des flux de gaz et de particules incroyablement chauds (communs sur Terre lorsque, par exemple, un panache de cendres explosif s'effondre) qui peuvent se déplacer à des centaines de kilomètres par heure sur le sol, brûlant et étouffant tout sur leur passage.

Cerberus Fossae est un ensemble de fissures largement parallèles à la surface de Mars près de l'équateur. Crédit : ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

Ils notent qu'il est possible que ce ne soit pas du tout volcanique, mais en réalité de la poussière et du sable soufflés hors de la fissure par le vent, mais ils jugent cela improbable. Le vent souffle au sud-ouest dans cette partie de Mars, et sur l'image vous pouvez voir les lobes s'étendre vers le SW et le NE. Le lobe SW s'étend plus loin que le lobe NE (environ 12 km contre 6 km), mais cela est cohérent avec le fait qu'il a été soufflé par le vent après sa formation, le fait que le matériau se trouve au NE indique que ce n'est pas une caractéristique uniquement due au vent.

Où cela arrive vraiment intéressant, c'est quand ils ont essayé de déterminer son âge. Une façon de le faire est de regarder les cratères : plus une zone est exposée longtemps, plus elle accumule de cratères. En comptant les cratères et en mesurant leurs tailles, vous pouvez obtenir une estimation de l'âge de la surface. et ce qu'ils découvrent, c'est qu'il pourrait avoir environ 50 à 200 000 ans.

Ouah. Géologiquement parlant, c'est à présent.

Une carte topographique d'Elysium Planitia sur Mars, avec des caractéristiques étiquetées. Crédit : USGS/MOLA

La fissure semble pointer vers le cratère de 10 km de large Zunil qui a été daté de 100 000 à 1 million d'années. Peut-être que l'impact a affaibli la roche là-bas, permettant au magma de s'élever à travers la fissure. Je spécule, cependant. Les auteurs ne font aucun lien entre les deux autres que la jeunesse relative.

Intéressant aussi ? La NASA a un atterrisseur appelé InSight de l'autre côté d'Elysium Planitia, à environ 1700 km au sud-ouest de cette zone. InSight dispose d'un sismographe, et il a détecté pas mal de séismes de mars, dont deux assez gros (environ magnitude 3) en Mach 2021 venant de la direction de Cerberus Fossae ! Ceux-ci sont cohérents avec le magma se déplaçant sous la croûte là-bas.

Ensemble, ces preuves indiquent une éventuelle activité de magma dans cette zone à l'heure actuelle.

C'est assez intéressant. Le dépôt pyroclastique observé autour de la fissure peut indiquer que le magma a heurté de la glace d'eau en remontant. Lorsque cela se produit, la glace se transforme en vapeur qui se dilate de manière explosive, ce qui aurait pu être ce qui a propulsé le matériau jusqu'à présent. Mais si c'est le cas, cela signifie qu'il y a une source de chaleur et une source d'eau sous la surface là-bas.

Hmmm. La NASA recherche des preuves de la vie sur Mars, et pas seulement des fossiles anciens, mais de la vie existante, des choses qui y vivent maintenant. Cerberus Fossae pourrait être un bon endroit pour regarder éventuellement. C'est assez spéculatif, ne vous méprenez pas, mais c'est intéressant.

Il semble clair que Mars est au moins un peu actif aujourd'hui. Les questions sont combien, et où, et ce que cela signifie pour la géologie et la biologie sur la planète.


Mise à jour de la météo sur Mars : poussiéreux avec 100 % de chance d'être englouti

Le 30 mai 2018, une tempête de poussière a commencé sur Mars. Le problème? Ça ne s'est jamais arrêté.

Mars reçoit chaque année des tempêtes de poussière saisonnières. Habituellement, ils se développent pendant un certain temps, affectent des zones locales ou même régionales, puis meurent.

Plus de mauvaise astronomie

Mais pas celui-ci. Il a continué de croître, commençant d'abord dans l'hémisphère nord, puis devenant si grand qu'il a traversé l'équateur et a commencé à envahir l'hémisphère sud également. Il est désormais global, couvrant complètement Mars essentiellement d'un pôle à l'autre.

C'est un problème pour de nombreuses raisons. Le plus important est que cela interfère avec les missions scientifiques qui piquent et poussent actuellement la planète rouge – maintenant plus rouge que d'habitude – comme, par exemple, les cartographes en orbite ne pouvant pas voir clairement la surface.

Et les opérations des rovers au la surface est profondément impactée. Le rover Opportunity, qui est sur Mars depuis 2004 (Je noterai que la mission principale était que cela dure trois mois, imaginez acheter une voiture avec une garantie de 100 000 milles et la faire fonctionner encore après, disons, 6 millions de milles), est en difficulté. La tempête a atteint l'emplacement d'Opportunity à Meridiani Planum, juste au sud de l'équateur martien, et est devenue si grave que les panneaux solaires du rover ne recevaient pas assez de lumière pour fournir de l'énergie (il est passé de 600 watts-heure à seulement 20).

Il n'y a eu aucun contact avec Opportunity depuis le 10 juin. Il est probable qu'il se soit mis en mode veille, attendant plus de puissance pour pouvoir se réactiver. C'est un problème, car il a besoin d'énergie pour garder au chaud certains de ses équipements sensibles. La bonne nouvelle est que la poussière fournit une sorte de couverture thermique, de sorte que la surface de la planète reste plus chaude qu'elle ne le ferait habituellement. Nous verrons ce qui se passe après que cela, littéralement, se termine.

BTW, Curiosity utilise un générateur nucléaire pour l'alimentation, donc c'est OK là-bas. Cependant, la poussière est assez granuleuse et peut pénétrer dans les pièces mobiles. Cependant, je n'ai jamais entendu dire que Curiosity avait des problèmes là-bas.

Mars le 28 juin 2018 montre l'étendue de la tempête. Le pic de l'Olympus Mons (à 25 km d'altitude !) le surplombe, ainsi que d'autres volcans, tandis que d'autres caractéristiques sont difficiles à distinguer (une carte à droite fournit le contexte). Crédit : Damian Peach

Cette tempête arrive à un moment intéressant : par coïncidence, Mars sera en opposition le 26 juillet de cette année. C'est à ce moment-là que la Terre, Mars et le Soleil sont sur une ligne, et Mars est aussi proche que possible directement en face du Soleil dans le ciel * . C'est super pour observer la planète ! Cela signifie qu'il se lève lorsque le soleil se couche, donc il est debout toute la nuit. Il est également aussi proche de la Terre qu'il peut l'être au cours des deux prochaines années (et le plus proche il le sera depuis environ 2003), il est donc plus facile de résoudre des caractéristiques plus petites à la surface.

Le problème est que vous ne pouvez pas voir les caractéristiques à la surface ! Ils sont couverts de poussière, ce qui est irritant. Mars est petite (environ la moitié du diamètre de la Terre), il est donc difficile de repérer les caractéristiques de la surface à moins d'avoir un ciel stable et un grossissement élevé en premier lieu. J'essaierai peut-être avec ma propre lunette ce mois-ci, mais je ne m'attends pas à voir grand-chose à part une boule ocre.

Les orbites de Mars et de la Terre, ainsi que leurs positions le 26 juillet 2018, lorsque Mars est en opposition. Mars a une orbite elliptique, donc certaines oppositions sont meilleures que d'autres. Crédit : NASA/JPL

Néanmoins, si vous connaissez un observatoire ou une société d'astronomie près de chez vous (ces liens vous mèneront à des listes) et qu'ils organisent un événement d'observation, vous devriez y aller. Voir une Mars floue n'est peut-être pas génial, mais c'est quand même cool. Vous pouvez dire que vous avez vu une tempête de poussière mondiale de vos propres yeux ! De plus, Jupiter et Saturne sont également en hausse, et ils sont toujours incroyables. Vénus est également debout juste après le coucher du soleil, et elle est maintenant rejointe par l'insaisissable Mercure, qui sera le plus à l'est (donc mieux vu) le 11 juillet. Dans les jours qui suivront, elle oscillera entre la Terre et le Soleil, devenant plus lumineuse et montrant plutôt en forme de croissant, ce qui est plutôt cool à voir à travers un télescope. Vénus fait la même chose, mais plus lentement, et sera mieux en forme de croissant en septembre.

En attendant, espérons que cette tempête mondiale sur Mars s'apaise et que l'opportunité se porte bien. Il reste encore beaucoup de Mars à explorer.

* On pourrait penser que ce serait 180°, mais cela devient compliqué. Cela ne se produirait que si l'orbite de Mars était exactement dans le même plan que celle de la Terre. Il est légèrement incliné par rapport au nôtre, il n'est donc pas sur la ligne directement opposée au Soleil dans notre ciel. Au lieu de cela, à l'opposition, il sera à environ 173° du Soleil si vous vous connectez par le chemin le plus court. Une façon de penser est de dire que c'est à 180° autour du ciel du Soleil, puis à environ 7° au sud de l'écliptique, la position de l'orbite de la Terre dans le ciel. Comme je l'ai dit : ça devient compliqué.


Une étude explique le mystère des calottes glaciaires de Mars

CORVALLIS, Oregon (11 mai 2005) -- Une équipe interdisciplinaire de scientifiques pense avoir une réponse à un mystère de longue date sur la raison pour laquelle la calotte glaciaire permanente du pôle Sud de Mars est décalée du pôle lui-même. En termes simples, il fait plus froid et plus orageux dans cet hémisphère.

Mais ce n'est qu'une partie de l'équation, disent les scientifiques, et une nouvelle compréhension du climat de Mars et de ses régions polaires peut suggérer des indices pour trouver de l'eau dans la zone équatoriale de la planète - où il serait plus facile d'atterrir un vaisseau spatial - et ouvrir la porte à l'exploration future et la recherche de la vie.

Ils ont rapporté leurs découvertes aujourd'hui dans la revue Nature.

Jeffrey Barnes, professeur de sciences atmosphériques à l'Oregon State University et l'un des auteurs de l'étude, a déclaré que les calottes glaciaires permanentes sur les pôles de Mars sont assez différentes. La calotte glaciaire du pôle nord est beaucoup plus grande - environ la taille du Groenland - et se compose principalement de glace d'eau.

"Le pôle Sud, cependant, est un animal étrange", a déclaré Barnes. "La calotte est composée principalement de glace carbonique - ou de glace sèche - qui est le composant principal de l'atmosphère martienne. La calotte glaciaire sud est beaucoup plus petite, environ un dixième de la taille du pôle nord, et elle se trouve entièrement d'un côté du pôle. L'autre côté du pôle contient une zone beaucoup plus grande connue sous le nom de « région cryptique », qui est composée de glace saisonnière en hiver mais a un faible albédo ou réflectivité.

"Et personne n'a été capable de comprendre pourquoi il y a cette distribution particulière des dépôts de glace."

Les scientifiques ont pu utiliser des images de Mars Global Surveyor, des informations sur la température et des modèles climatiques pour développer une nouvelle théorie.

"Nous pensons essentiellement que la région cryptique est une couche de glace incroyablement claire", a déclaré Barnes. "La raison de la faible réflectivité est que le sol sous la glace apparaît à travers elle."

Les autres scientifiques de l'étude comprenaient l'auteur principal Anthony Colaprete, du NASA Ames Research Center Robert M. Haberle et Jeffery L. Hollingsworth, NASA Ames et San Jose State University et Hugh H. Kieffer et Timothy N. Titus, le U.S. Geological Survey.

La calotte glaciaire permanente du pôle sud se trouve dans l'hémisphère ouest, qui est orageux pendant les hivers martiens et reçoit de nombreuses chutes de neige sous forme de particules de dioxyde de carbone (C02). Ceux-ci sont très brillants et hautement réfléchissants, créant une calotte glaciaire permanente visible ainsi que des dépôts saisonniers beaucoup plus étendus.

L'hémisphère oriental est comparativement plus chaud et a rarement des tempêtes. Les scientifiques pensent qu'au lieu de tomber sous forme de neige, le CO2 de l'atmosphère martienne se condense directement sur le sol et forme une plaque de glace, qui est claire. Ils pensent que la dalle a environ un mètre de profondeur.

La glace au CO2 nécessite des températures beaucoup plus froides - jusqu'à moins-125 degrés centigrades - que la glace d'eau au pôle nord.

La neige qui tombe dans un seul hémisphère du pôle sud peut s'expliquer par le climat asymétrique de Mars dans le sud, a déclaré Barnes. La topographie de la planète est sévère et les différentes caractéristiques affectent fortement le climat, tout comme sur Terre.

Mars possède le système volcanique le plus élevé du système solaire - l'Olympus Mons, haut de 85 000 pieds, et d'autres de presque cette hauteur. L'hémisphère sud abrite également le canyon Valles Marineris, qui a une profondeur de six à sept kilomètres et la longueur des États-Unis. Le bassin Hellas est encore plus profond, à 10 kilomètres, ou plus de six milles.

"La planète possède d'énormes volcans et montagnes qui s'étendent du nord de l'équateur à l'hémisphère sud, et deux gigantesques bassins au sud", a déclaré Barnes. "Le vent qui souffle sur ces caractéristiques topographiques met en place des modèles à grande échelle qui ont un impact profond sur le climat. Mars a des systèmes météorologiques très semblables à la Terre, avec des systèmes de haute et basse pression et des fronts chauds et froids.

Barnes a déclaré qu'il existe des preuves que la glace de C02 dans la calotte sud permanente s'érode, ce qui soulève la possibilité d'un changement climatique mondial. La superficie de la calotte glaciaire n'a pas diminué, mais les caractéristiques à l'intérieur diminuent et la profondeur peut également diminuer, a-t-il déclaré.

La disparition de la calotte glaciaire sud de CO2 pourrait indiquer un changement très important du climat de Mars, a souligné Barnes, dont la spécialité de recherche est l'atmosphère martienne. Les scientifiques pensent que les calottes glaciaires sont relativement jeunes car elles manquent de cratères. Ils disent également que Mars a probablement une histoire climatique volatile, déclenchée par des changements dans l'inclinaison de son axe et son modèle d'orbite autour du soleil.

"Les scientifiques pensent que les périodes glaciaires sur Terre ont été déclenchées par de petits changements dans l'inclinaison de l'axe de la Terre et de son orbite - sur des dizaines et des centaines de milliers d'années", a déclaré Barnes. "Mars a subi des changements similaires, mais beaucoup, beaucoup plus importants. La Terre s'incline d'environ 23 degrés et Mars a une inclinaison d'environ 25 degrés. Mais dans son passé, Mars s'est inclinée jusqu'à 60 degrés et aussi peu que zéro degré.

"Son modèle orbital a également changé de façon spectaculaire", a-t-il ajouté. "Cela aurait un impact majeur sur les températures, le climat et les calottes glaciaires."

Au cours de ces changements majeurs, Mars peut avoir eu d'énormes calottes glaciaires saisonnières qui s'étendent presque jusqu'à son équateur - ou les calottes polaires permanentes peuvent avoir complètement fondu. En apprendre davantage sur le modèle de formation et de fonte de la glace pourrait amener les scientifiques à trouver des dépôts de glace d'eau près de l'équateur, où il est plus facile d'atterrir et d'utiliser des engins spatiaux que dans les zones polaires interdites.

L'eau, bien sûr, est l'ingrédient le plus essentiel à la vie, a souligné Barnes.

"Certains des plus gros dépôts de glace d'eau peuvent en fait se trouver à des latitudes plus basses, près de la surface, recouverts de poussière", a-t-il déclaré. "Nous avons fait un pas vers une meilleure compréhension de l'endroit où l'eau peut se trouver en en apprenant davantage sur les calottes glaciaires polaires et le système climatique. Mais il y a beaucoup de choses que nous ignorons sur les calottes glaciaires polaires et les changements climatiques sur Mars. Nous avons encore beaucoup de travail à faire, dont une grande partie devra être de nature hautement interdisciplinaire, comme l'était cette étude. »


Une tranche de glace

Cette image HiRISE montre un dépôt drapant la surface comme une couverture. Le dépôt s'érode et près du centre de l'image, nous pouvons voir une section bleu vif de couleur améliorée, bien que la vraie couleur soit probablement rougeâtre. Cet escarpement expose la glace qui constitue la majeure partie du dépôt de manteau.

Pourquoi ne voit-on de la glace que sur cette petite pente raide, plutôt que sur un terrain plat ou les autres régions érodées ? La glace est recouverte d'une couche de poussière car la glace exposée se sublime dans l'atmosphère, et seule une exposition fraîche et abrupte reste non enterrée.

La carte est ici projetée à une échelle de 25 centimètres (9,8 pouces) par pixel. (L'échelle de l'image d'origine est de 25,0 centimètres [9,8 pouces] par pixel [avec 1 x 1 binning] des objets de l'ordre de 75 centimètres [29,5 pouces] de diamètre sont résolus.) Le nord est en haut.

L'Université de l'Arizona, à Tucson, exploite HiRISE, qui a été construit par Ball Aerospace & Technologies Corp., à Boulder, Colorado. Le Jet Propulsion Laboratory de la NASA, une division de Caltech à Pasadena, en Californie, gère le projet Mars Reconnaissance Orbiter pour la Direction de la mission scientifique de la NASA, à Washington.


Reliefs mystérieux

Arcadia Planitia se trouve dans les basses terres du nord de Mars. Au cours des 3 derniers milliards d'années, des coulées de lave actives se sont lissées sur cette région, de sorte qu'elle est beaucoup moins criblée de cratères que d'autres parties de la planète. Les données recueillies en orbite au fil des ans suggèrent que le sol de la région est riche en hydrogène. Parce que l'eau est faite d'hydrogène et oxygène molécules, cet hydrogène suggère la présence de glace d'eau juste sous la surface.

Pendant des décennies, les scientifiques ont remarqué des caractéristiques sur Mars qui semblent liées à la glace. À côté des collines basses, il y a des tabliers de débris connus sous le nom de caractéristiques lobées en raison de leur forme, qui ressemblent à la sortie de glaciers recouverts d'une fine couche de roches. Il existe également des motifs striés dans les ravins qui ressemblent à des glaciers qui traversent des vallées sur Terre.

Des caractéristiques similaires se produisent dans Arcadia Planitia, a déclaré Hibbard. Les caractéristiques lobées se trouvent près d'un ensemble de montagnes connues sous le nom d'Erebus Montes qui s'élèvent de la plaine. Des caractéristiques sinueuses serpentent à travers les zones basses. Elle et ses collègues ont rassemblé les observations de plusieurs instruments différents pour essayer d'identifier ces caractéristiques. Cela comprenait des photographies de l'orbite, des données thermiques montrant la température de la surface le jour et la nuit, des données d'albédo qui révèlent la réflectivité de la surface, des informations sur la couverture de poussière et des données sur l'altitude et la topographie.


Les prévisions météorologiques de Mars appellent à des tempêtes de poussière massives — Here’s Pourquoi

Dans quelques mois, une tempête de poussière à l'échelle planétaire pourrait couvrir Mars, bloquant la lumière du soleil et cachant ses caractéristiques. Alors que les tempêtes de poussière locales sont assez courantes, les tempêtes de poussière mondiales sont plus rares, se produisant à des moments irréguliers qui ont auparavant défié les prévisions.

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Mais en étudiant le mouvement des planètes dans le système solaire, les scientifiques pourraient disposer d'un nouvel outil pour prévoir les futures tempêtes.

Les tempêtes de poussière mondiales peuvent être liées au mouvement de Mars autour du centre de gravitation du système solaire. Bien que le soleil soit le résident le plus massif, le poids supplémentaire de ses satellites signifie que son noyau n'est pas au milieu du système. Même le soleil doit faire le tour du centre de gravité du système solaire, provoquant une légère oscillation de l'orbite de l'étoile. Cette oscillation a été provisoirement liée à ses taches solaires, mais pour la première fois, les chercheurs l'associent également à la météo sur une planète.

James Shirley, un scientifique de l'atmosphère au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie, compare le mouvement de Jupiter et du soleil, les plus gros objets du système solaire, à une paire de patineurs se tenant la main alors qu'ils tourbillonnent l'un autour de l'autre et autour de leur combiné centre de gravité. In the solar system, however, all the planets contribute somewhat to the frolic. 

"It's kind of a big dance, it's not just the two little ice dancers," Shirley says.

The dancers exchange energy, though their combined energy remains constant. Shirley and his colleagues discovered that the same is true for Mars, which can gain or lose both rotational and orbital energy as it moves through the solar system. The energy added to the planet can provide the necessary kick to change regional dust squalls to planet-wide storms that can last months.

Large dust storms typically occur during Martian summer, and the scientists already knew that dust storms were likely to grow from large to planet-wide when summer coincided with the planet's closest approach to the sun. But storms don't occur every time Mars draws near the sun. Shirley and his team found that the storms only occur when the planet is closest to the center of the solar system, not the sun years when the system's heart is farther from the planet escape global dust storms. The explosive growth from regional to global, Shirley and colleagues say, could be due to the Martian atmosphere receiving energy from the dance of the solar system.

Mark Lemmon, a planetary scientist studying atmospheres at Texas A&M University, provides what he calls an imperfect analogy, that of pulling the rug out from under someone. If the planet receives more energy, which causes the surface to spin faster, the atmosphere may do the opposite and slow down, much as a person walking on a rug comes to a stop when it is quickly removed. The reverse is also true if the surface slows, the atmosphere may spin faster. The additional relative energy between the two may be enough to cause regional storms to merge into a global monstrosity.

Lemmon, who was not involved in the current research, compares the resulting planet-wide dust storms to standing downwind of a big forest fire, with swaths of smoke blocking the sun.  Gusts would be small by Earthly standards, around 22 miles an hour, hard enough to throw dust into the air. Light would still make it through, but the sun itself would be hidden.

"It would be incredibly hazy," he says. "Distant horizon features would just disappear into the dust."

Hubble captured these images of Mars before (left) and during (right) a planet-wide dust storm on Mars. These storms wipe out the planet's features and last for weeks or months at a time. (NASA)

Although rovers on the ground wouldn't be able to tell a difference between a local storm and a global one, Lemmon says they could gather data that might help scientists to better understand the Martian weather. NASA's Opportunity rover, along with its now-defunct twin Spirit, already experienced a mild global storm in 2007. Because the pair use solar energy, engineers on Earth kept a close watch on their power consumption.

According to Lemmon, while the winds cleared off Spirit's solar panels just before the storm, allowing it to more or less function as normal, Opportunity experienced quiet days where it didn't perform science or communicate with Earth in order to save power. NASA's Curiosity rover, which relies on nuclear energy, should be able to press through any upcoming months-long storms.

Despite predictions, the location of Martian dust may hinder the storm. One reason global dust storms occur irregularly may be because previous storms have scattered the dust to places where the winds don't pick it up. In that case, the predicted storm could be a dud.

"The distribution of dust on the surface is a wild card," Shirley says.

While Shirley's first paper in the series, which predicted the upcoming storm, was published in the peer-reviewed journal Icarus, his second piece calculating the impact of the solar system dance is still in the submission process. He cautions that it has not yet undergone the peer-review that helps scientists shape and refine their research.

If the promised storm doesn't occur this year, the scientists are calling for another, perhaps even more powerful one, in 2018, when the dust storm season again lines up with the solar system center. That storm should be 30 to 40 percent larger than expected this year. If neither year experiences a dust storm, then Shirley says it will be back to the drawing board. Still, even a failed prediction will help scientists better understand what's going on in the Martian atmosphere.

"Science advances by failing sometimes," he says.

About Nola Taylor Redd

Nola Taylor Redd is a freelance science writer with a focus on space and astronomy. She is based out of Pennsylvania.


Rippling ice and storms at Mars' north pole

This image shows part of the ice cap sitting at Mars’ north pole, complete with bright swathes of ice, dark troughs and depressions, and signs of strong winds and stormy activity. Credit: ESA/DLR/FU Berlin , CC BY-SA 3.0 IGO

ESA's Mars Express has captured beautiful images of the icy cap sitting at Mars' north pole, complete with bright swathes of ice, dark troughs and depressions, and signs of strong winds and stormy activity.

The poles of Mars are covered in stacked layers of ice that subtly shift in extent and composition throughout the year.

During summer, the pole is permanently covered by thick layers of mostly water ice during winter, temperatures plummet below -125 degrees Celsius and carbon dioxide begins to precipitate and build up as ice, creating a thinner additional layer a couple of metres thick. Winter also brings carbon dioxide clouds, which can obscure the polar features below and make it difficult to see clearly from orbit.

This view from Mars Express' High Resolution Stereo Camera (HRSC) suffers from very little such cloud cover, and shows the northern polar cap during the summer of 2006.

The landscape is a rippled mix of colour, from the bright whites of water ice to the dark reds and browns of martian dust, and displays a number of interesting phenomena.

Dark red and ochre-hued troughs appear to cut through the ice cap. These form part of a wider system of depressions that spiral outwards from the very centre of the pole. When viewed on a larger scale, as in the context map, this pattern becomes evident: the rippling troughs curve and bend and slice outwards in an anti-clockwise orientation, wrapping around the pole and creating a pattern akin to zebra stripes.

These spiralling features are thought to have formed via a mix of processes, the most significant one being wind erosion. It is thought that winds circle radially away from the centre of the north pole, moving outwards cyclically to create the spiral pattern we see.

This image shows shows the ice cap at Mars’ north pole. The area outlined by the bold white box indicates the area imaged by the Mars Express High Resolution Stereo Camera on 16 November 2006 during orbit 3670. Credit: NASA MGS MOLA Science Team

These winds, known as katabatic winds, move cold, dry air downslope under the force of gravity, often originating in areas of higher elevation (such as glaciers or snow-covered plateaus) and flowing down into lower, warmer areas such as valleys and depressions. They are acted upon by the Coriolis force as they move, which causes them to deviate from a straight path and form the aforementioned spiral pattern we see.

Visible to the left of the frame are a few extended streams of clouds, aligned perpendicularly to a couple of the troughs. These are thought to be caused by small local storms that kick up dust into the martian atmosphere, eroding scarps and slopes as they do so and slowly changing the appearance of the troughs over time.

The poles, and any active processes taking place in these regions, are particularly interesting areas of Mars. These layers of ice hold information about Mars' past, particularly concerning how its climate has evolved and changed in the last few millions of years: ice mixes with layers of surface dust and settles at the north and south poles, capturing a snapshot of the planet's characteristics during that period of history.

A key goal of HRSC is to explore the various phenomena occurring in the martian atmosphere, such as winds and storms, and the many intriguing geological processes that take place across—and below—the Red Planet's surface.

The camera has been returning impressively detailed views of Mars for many years. Mars Express arrived at the Red Planet in late 2003, and has revealed much about the planet and its history—including mapping its surface at resolutions of 10 m/pixel or greater, exploring how wet and humid early Mars may have been, characterising its amazing volcanoes and bizarre surface features and geography, and probing deeper to determine the structure and components of its sub-surface.

This aim of characterising the entirety of the planet and its history will be continued and furthered by the ESA-Roscosmos ExoMars Trace Gas Orbiter, which arrived at Mars in 2016, and the ExoMars Rosalind Franklin rover and its accompanying surface science platform, which will arrive next year.

This image is published to coincide with the Seventh International Conference on Mars Polar Science and Exploration, which is taking place in Argentina from 13 to 17 January 2020. This is the latest in a series of international and interdisciplinary conferences to share knowledge about the intriguing polar regions of the Red Planet.