Quand le printemps arrive dans le sud de Mars, un nuage de glace d'eau émerge près du volcan Arsia Mons de 20 kilomètres de haut, s'étendant rapidement sur plusieurs centaines de kilomètres avant de disparaître en quelques heures. Une étude détaillée à long terme révèle maintenant les secrets de ce nuage allongé, en utilisant de nouvelles observations passionnantes de la webcam Mars sur Mars Express de l'ESA.

Mars Express a déjà espionné ce nuage alors qu'il plane près du volcan Arsia Mons, juste au sud de l'équateur de Mars. Curieusement, Arsia Mons est le seul endroit à basse latitude sur Mars où l'on voit des nuages ​​- et le seul des nombreux volcans similaires de la région à posséder un tel voile de nuages ​​- à cette période de l'année. Mars Express a vu ce voile grandir et s'estomper au quotidien tout au long des saisons du printemps et de l'été, renvoyant des images saisissantes de ce long et dramatique nuage blanc.

Cependant, le nuage est difficile à observer dans son intégralité en raison de la rapidité, la dynamique changeante de l'atmosphère martienne et les contraintes de nombreuses orbites d'engins spatiaux, limitant notre connaissance de comment et pourquoi il se forme et change au fil du temps.

"Pour franchir ces obstacles, nous avons utilisé l'un des outils secrets de Mars Express :la caméra de surveillance visuelle, ou VMC, " dit Jorge Hernández Bernal de l'Université du Pays Basque à Bilbao, Espagne, auteur principal des nouvelles découvertes et partie d'un projet à long terme étudiant la dynamique du nuage.

Le travail de Jorge et de ses collègues démontre une expérience passionnante, et involontaire, utiliser pour la VMC. Également surnommée la webcam de Mars, la VMC a une résolution similaire à celle d'une webcam informatique standard de 2003. Il a été installé pour confirmer visuellement que l'atterrisseur Beagle 2 s'était séparé avec succès de Mars Express en 2003, après quoi il a été éteint. Quelques années plus tard, la caméra a été réactivée et utilisée pour collecter des images de Mars pour l'engagement du public et des activités de sensibilisation, mais est resté inutilisé pour la recherche scientifique.

"Toutefois, récemment, le VMC a été reclassé en caméra pour la science, " ajoute Jorge. " Bien qu'il ait une faible résolution spatiale, il a un large champ de vision, essentiel pour avoir une vue d'ensemble à différentes heures locales de la journée, et est idéal pour suivre l'évolution d'une caractéristique à la fois sur une longue période de temps et sur de petits pas de temps. Par conséquent, nous pourrions étudier l'ensemble du cloud sur de nombreux cycles de vie."

L'équipe de recherche a combiné les observations VMC avec celles de deux autres instruments de Mars Express - OMEGA et HRSC - et de plusieurs autres engins spatiaux, à savoir Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN) de la NASA, Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), et les missions Viking 2, et la mission Mars Orbiter (MOM) de l'Organisation indienne de recherche spatiale. "Nous étions particulièrement excités lorsque nous avons creusé dans les observations de Viking 2 dans les années 1970, " dit Jorge. " Nous avons trouvé que cet énorme, un nuage fascinant avait déjà été partiellement imagé il y a si longtemps, et maintenant nous l'explorons en détail."

Les résultats ont révélé que, à son plus grand, le nuage mesure environ 1 800 km de long et 150 km de large. C'est le plus gros nuage "orographique" jamais vu sur Mars, ce qui signifie qu'il se forme à la suite du vent forcé vers le haut par des caractéristiques topographiques (telles que des montagnes ou des volcans) sur une surface planétaire. Dans ce cas, Arsia Mons perturbe l'atmosphère martienne pour déclencher la formation du nuage; l'air humide est alors entraîné sur les flancs du volcan par courants ascendants, plus tard se condensant à plus haut, et bien plus frais, altitudes.

Le nuage subit un cycle quotidien rapide qui se répète chaque matin pendant plusieurs mois. Il commence à pousser avant le lever du soleil sur le versant ouest d'Arsia Mons avant de s'étendre vers l'ouest pendant deux heures et demie, croissance remarquablement rapide - à plus de 600 km/h - à une altitude de 45 km. Il cesse alors de s'étendre, se détache de son emplacement initial, et est tiré plus à l'ouest toujours par des vents de haute altitude, avant de s'évaporer en fin de matinée lorsque la température de l'air augmente avec le soleil levant.

"De nombreux orbiteurs de Mars ne peuvent commencer à observer cette partie de la surface que l'après-midi en raison des propriétés de leurs orbites, c'est donc vraiment la première exploration détaillée de cette fonctionnalité intéressante - et elle est rendue possible non seulement par la suite diversifiée d'instruments de Mars Express, mais aussi son orbite, " explique le co-auteur Agustin Sánchez-Lavega, également de l'Université du Pays Basque et responsable scientifique de la VMC.

On ne pense pas qu'aucun autre système climatique du système solaire soit aussi similaire à celui de la Terre que le système martien, mais même quand même, les deux planètes présentent des différences distinctes et intrigantes. "Bien que les nuages ​​orographiques soient couramment observés sur Terre, ils n'atteignent pas des longueurs aussi énormes ou ne montrent pas une dynamique aussi vive, " dit Agustin. " Comprendre ce nuage nous donne l'opportunité passionnante d'essayer de reproduire la formation du nuage avec des modèles, des modèles qui amélioreront notre connaissance des systèmes climatiques sur Mars et sur Terre. "

En plus d'utiliser le VMC d'une manière passionnante, Jorge, Agustin et ses collègues ont également surmonté un défi typique lors de l'observation de phénomènes transitoires sur Mars. Les caméras haute résolution telles que le HRSC de Mars Express ont des champs de vision étroits, et les observations sont toujours planifiées à l'avance. Par conséquent, les phénomènes météorologiques, généralement imprévisibles, sont généralement pris au hasard. Cependant, une fois que les chercheurs ont commencé à comprendre le cycle de vie et les modèles annuels de ce nuage allongé, ils ont pu diriger l'équipe du HRSC au bon endroit et au bon moment pour le capturer au fur et à mesure qu'il émergeait.

"Ces découvertes démontrent vraiment les points forts de Mars Express - son orbite unique, longévité, qualité persistante, et sa capacité d'adaptation pour s'attaquer aux mystères de Mars, ", explique le scientifique du projet Mars Express de l'ESA, Dmitrij Titov.

"La réutilisation du VMC nous a permis de comprendre ce nuage transitoire d'une manière qui n'aurait pas été possible autrement. Le VMC permet aux scientifiques de suivre les nuages, surveiller les tempêtes de poussière, sonder les structures de nuages ​​et de poussières dans l'atmosphère martienne, explorer les changements dans les calottes glaciaires polaires de la planète, et plus. Sa remise en service prend non seulement en charge la boîte à outils principale de Mars Express pour l'exploration de Mars, mais ajoute une nouvelle valeur à la mission de longue date, qui en dit plus sur la planète rouge depuis 2003."

"An Extremely Elongated Cloud over Arsia Mons Volcano on Mars:I. Life Cycle" de J. Hernández-Bernal et al est publié dans le Journal de recherche géophysique .

L'étude a utilisé 63 observations du nuage allongé d'Arsia Mons (AMEC) du VMC ainsi que d'autres données de Mars Express de la caméra stéréo haute résolution (HRSC) et du spectromètre de cartographie minéralogique visible et infrarouge (OMEGA).

Observations de Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN) de la NASA, Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), et les missions Viking 2, et la mission Mars Orbiter (MOM) de l'Organisation indienne de recherche spatiale ont également été utilisées dans l'étude.