De nouvelles recherches utilisant une décennie de données de Mars Express de l'ESA ont trouvé des signes clairs de l'atmosphère martienne complexe agissant comme un seul, système interconnecté, avec des processus se produisant à des niveaux bas et moyens affectant de manière significative ceux vus plus haut.

Comprendre l'atmosphère martienne est un sujet clé en science planétaire, de son statut actuel à son histoire passée. L'atmosphère de Mars fuit continuellement dans l'espace, et est un facteur crucial dans le passé de la planète, présent, et l'habitabilité future - ou son absence. La planète a perdu la majorité de son atmosphère autrefois beaucoup plus dense et plus humide, le faisant évoluer vers le sec, monde aride que nous voyons aujourd'hui.

Cependant, l'atmosphère ténue que Mars a conservée reste complexe, et les scientifiques s'efforcent de comprendre si et comment les processus qu'il contient sont connectés dans l'espace et dans le temps.

Une nouvelle étude basée sur 10 ans de données de l'instrument radar de Mars Express offre désormais des preuves claires d'un lien recherché entre la haute et la basse atmosphère de la planète. Bien qu'il soit surtout connu pour sonder l'intérieur de Mars par sondage radar, l'instrument a également recueilli des observations de l'ionosphère martienne depuis qu'il a commencé à fonctionner en 2005.

"Les niveaux inférieur et moyen de l'atmosphère de Mars semblent être couplés aux niveaux supérieurs :il y a un lien clair entre eux tout au long de l'année martienne, " déclare l'auteur principal Beatriz Sánchez-Cano de l'Université de Leicester, ROYAUME-UNI.

"Nous avons trouvé ce lien en suivant la quantité d'électrons dans la haute atmosphère - une propriété qui a été mesurée par le radar MARSIS pendant plus d'une décennie à travers différentes saisons, régions de Mars, Heures du jour, et plus encore - et en les corrélant avec les paramètres atmosphériques mesurés par d'autres instruments sur Mars Express."

La quantité de particules chargées dans la haute atmosphère de Mars - à des altitudes comprises entre 100 et 200 km - est connue pour changer avec la saison et l'heure locale, entraînée par les changements de l'éclairement et de l'activité solaire, et, crucial pour cette étude, la composition et la densité variables de l'atmosphère elle-même. Mais les scientifiques ont trouvé plus de changements qu'ils ne s'y attendaient.

"Nous avons découvert une augmentation surprenante et significative de la quantité de particules chargées dans la haute atmosphère au printemps dans l'hémisphère Nord, c'est-à-dire lorsque la masse dans la basse atmosphère augmente alors que la glace se sublime de la calotte polaire nord, " ajoute Beatriz.

Les calottes polaires de Mars sont constituées d'un mélange de glace d'eau et de dioxyde de carbone gelé. Chaque hiver, jusqu'à un tiers de la masse de l'atmosphère de Mars se condense pour former une couche glacée à chacun des pôles de la planète. Chaque printemps, une partie de la masse contenue dans ces calottes se sublime pour rejoindre l'atmosphère, et les bouchons rétrécissent visiblement en conséquence.

"On pensait que ce processus de sublimation n'affectait principalement que la basse atmosphère - nous ne nous attendions pas à voir ses effets se propager clairement vers des niveaux plus élevés, " dit le co-auteur Olivier Witasse de l'Agence spatiale européenne, et ancien scientifique de projet de l'ESA pour Mars Express.

"C'est très intéressant de trouver une connexion comme celle-ci."

La découverte suggère que l'atmosphère de Mars se comporte comme un système unique.

Cela pourrait potentiellement aider les scientifiques à comprendre comment l'atmosphère de Mars évolue au fil du temps - non seulement en ce qui concerne les perturbations externes telles que la météo spatiale et l'activité du Soleil, mais aussi en ce qui concerne la forte variabilité interne et les processus de surface de Mars.

Comprendre l'atmosphère complexe de Mars est l'un des objectifs clés de la mission Mars Express de l'ESA, qui opère en orbite autour de la planète rouge depuis 2003.

"Mars Express est toujours aussi fort, l'un de ses principaux objectifs actuels étant d'explorer exactement le comportement de l'atmosphère martienne, et comment les différentes couches de celui-ci sont connectées les unes aux autres, " déclare Dmitri Titov, scientifique du projet Mars Express de l'ESA.

"Avoir une longue base de données est fondamental pour notre étude de Mars - il y a maintenant plus d'une décennie d'observations avec lesquelles travailler. Ces données ne couvrent pas seulement une longue période, mais aussi l'intégralité de Mars et de son atmosphère.

"Cette richesse d'observations complètes et complémentaires par différents instruments sur Mars Express rend des études comme celle-ci possibles et, avec Trace Gas Orbiter de l'ESA et la mission MAVEN de la NASA, nous aide à percer les secrets de l'atmosphère martienne."