Sur Terre, les nuages se forment lorsque suffisamment de gouttelettes d'eau se condensent dans l'air. Et ces gouttelettes ont besoin d'un minuscule grain de poussière ou de sel marin, appelé noyaux de condensation, pour se former. Dans l'atmosphère terrestre, ces minuscules particules de poussière sont projetées haut dans l'atmosphère où elles déclenchent la formation de nuages. Mais sur Mars?
Mars a quelque chose d'autre à faire.
Les scientifiques planétaires observent depuis longtemps les nuages dans l'atmosphère moyenne de Mars. L'atmosphère moyenne commence à environ 30 km (18 miles) au-dessus de la surface. Mais les scientifiques n'ont jamais observé les particules de poussière nécessaires pour ensemencer ces nuages dans cette partie de l'atmosphère.
Une nouvelle étude indique que les météorites jouent un rôle dans le déclenchement de la formation des nuages.
"Les nuages ne se forment pas tout seuls", a déclaré Victoria Hartwick, étudiante diplômée au Laboratoire de physique atmosphérique et spatiale de CU Boulder, et auteur principal de l'article. «Ils ont besoin de quelque chose sur quoi ils peuvent se condenser.»
Chaque jour, environ trois tonnes de poussière pénètrent dans l'atmosphère martienne. La poussière s'abat des météores à une altitude d'environ 80 à 90 km (50 à 56 miles). Certaines d'entre elles se recoagulent en particules suffisamment grosses pour agir comme des noyaux de condensation. Selon l'étude, des nuages de glace d'eau se forment sur ces noyaux, créant les nuages observés dans l'atmosphère moyenne de Mars.
Un élément clé de cette étude provient du vaisseau spatial MAVEN (atmosphère de Mars et évolution volatile) de la NASA. MAVEN a détecté la poussière de météore dans des couches omniprésentes dans l'atmosphère martienne. Selon le document, cela "suggère un apport continu de particules de fumée météorique qui se déposent à des altitudes plus basses".
Hartwick et son équipe se sont tournés vers des simulations informatiques de l'atmosphère de Mars pour voir quel rôle cette poussière de météore de haute altitude a joué dans la formation des nuages. La simulation a été conçue pour imiter l’écoulement et les turbulences dans l’atmosphère de Mars.
Une fois qu'ils ont inclus ces 3 tonnes de poussière interplanétaire, les simulations ont montré des nuages apparaissant juste là où les scientifiques les observaient. Le modèle n'avait jamais montré cela auparavant.
"Notre modèle ne pouvait pas former de nuages à ces altitudes auparavant", a déclaré Hartwick dans un communiqué de presse. "Mais maintenant, ils sont tous là, et ils semblent être aux bons endroits."
Bien sûr, sur Mars, les nuages sont très différents. Alors que les nuages terrestres comme les cumulonimbus, également connus sous le nom de tonnerre ou d'enclume, rendent leur connexion au climat et aux conditions météorologiques évidentes, les nuages martiens sont différents. Ils forment de minces collections whispy de cristaux de glace. Mais cela ne signifie pas qu'ils ne jouent aucun rôle dans le climat martien.
L'étude a montré que ces nuages whispy martiens de l'atmosphère moyenne peuvent avoir un impact important sur le climat. Les nuages martiens peuvent faire monter ou descendre les températures à haute altitude jusqu'à 10 degrés Celsius (18 degrés Fahrenheit).
Il y a des résultats plus ambitieux dans cette étude que la simple formation de nuages. La simulation a également montré que la poussière météorique fait monter les nuages du capot polaire plus haut dans l'atmosphère. Cela montre également que la cellule saisonnière de Hadley est affaiblie.
C'est important en raison du rôle que joue la cellule Hadley sur Mars. La cellule Hadley est un schéma de circulation atmosphérique à basse latitude où l'air est réchauffé à l'équateur, le forçant à s'élever. L'air chaud est propulsé vers les pôles et, en se déplaçant, il se refroidit et redescend. Donc, si ces nuages inspirés de la poussière de météores affaiblissent la cellule Hadley, alors ces trois tonnes de poussière ont un effet surdimensionné sur le climat.
Brian Toon, l'un des trois auteurs de l'étude, est également du Département des sciences de l'atmosphère et des océans (ATOC) de l'Université du Colorado. Il pense que cette étude ouvre une fenêtre sur le climat passé de Mars et sur la façon dont la planète avait de l'eau liquide à sa surface.
"De plus en plus de modèles climatiques constatent que l'ancien climat de Mars, lorsque les rivières coulaient sur sa surface et que la vie aurait pu naître, était réchauffé par les nuages de haute altitude", a déclaré Toon. "Il est probable que cette découverte deviendra un élément majeur de cette idée pour réchauffer Mars."
Nous avons tendance à considérer la météo d'une planète comme un système largement interne, autre que la lumière du soleil bien sûr. Mais cette étude montre que les événements dans l'environnement d'une planète - le système solaire lui-même - peuvent avoir des effets importants sur la météo.
"Nous sommes habitués à penser à la Terre, à Mars et à d'autres corps comme ces planètes vraiment autonomes qui déterminent leur propre climat", a déclaré Hartwick. "Mais le climat n'est pas indépendant du système solaire environnant."
Le document est intitulé «Formation de nuages de glace d'eau à haute altitude sur Mars contrôlée par des particules de poussière interplanétaires». Les auteurs sont Victoria Hartwick, Brian Toon et Nicholas Heavens de la Hampton University en Virginie. L'article a été publié dans Nature Geoscience.
Sources:
- Communiqué de presse: Des météores aident à la formation des nuages martiens
- Document de recherche: Formation de nuages de glace d'eau à haute altitude sur Mars contrôlée par des particules de poussière interplanétaires
- Arizona State University: Martian Wind
- Space Magazine: Cirrus Clouds a-t-il aidé à garder Mars chaud et humide?
