Cinq ans après que le vaisseau spatial MAVEN de la NASA soit entré en orbite autour de Mars, les données de la mission ont conduit à la création d'une carte des systèmes de courant électrique dans l'atmosphère martienne.

"Ces courants jouent un rôle fondamental dans la perte atmosphérique qui a transformé Mars d'un monde qui aurait pu abriter la vie en un désert inhospitalier, " a déclaré le physicien expérimental Robin Ramstad de l'Université du Colorado, Rocher. "Nous travaillons actuellement sur l'utilisation des courants pour déterminer la quantité précise d'énergie qui est tirée du vent solaire et qui alimente l'échappement atmosphérique." Ramstad est l'auteur principal d'un article sur cette recherche publié le 25 mai dans Astronomie de la nature .

La Terre a de tels systèmes actuels, aussi :on peut même les voir sous forme de jeux de lumière colorés dans le ciel nocturne près des régions polaires connues sous le nom d'aurore, ou aurores boréales et méridionales. Les aurores terrestres sont fortement liées aux courants, généré par l'interaction du champ magnétique terrestre avec le vent solaire, qui s'écoulent le long des lignes de champ magnétique verticales dans l'atmosphère, concentration dans les régions polaires. Étudiant le flux d'électricité à des milliers de kilomètres au-dessus de nos têtes, bien que, ne raconte qu'une partie de l'histoire de la situation sur Mars. La différence réside dans les champs magnétiques respectifs des planètes, car tandis que le magnétisme de la Terre vient de l'intérieur, Mars ne le fait pas.

Champs magnétiques planétaires

Le magnétisme de la Terre vient de son noyau, où fondu, le fer conducteur de l'électricité s'écoule sous la croûte. Son champ magnétique est global, ce qui signifie qu'il entoure la planète entière. Puisque Mars est un rocher, planète terrestre comme la Terre, on pourrait supposer que le même genre de paradigme magnétique y fonctionne, trop. Cependant, Mars ne génère pas seul un champ magnétique, en dehors de plaques relativement petites de croûte magnétisée. Quelque chose de différent de ce que nous observons sur Terre doit se produire sur la planète rouge.

Que se passe-t-il au-dessus de Mars ?

Le vent solaire, constitué en grande partie d'électrons et de protons chargés électriquement, souffle constamment du Soleil à environ un million de miles par heure. Il circule et interagit avec les objets de notre système solaire. Le vent solaire est également magnétisé et ce champ magnétique ne peut pas facilement pénétrer dans la haute atmosphère des planètes non magnétisées comme Mars. Au lieu, les courants qu'il induit dans l'ionosphère de la planète provoquent un empilement et un renforcement du champ magnétique, créant une magnétosphère dite induite. La façon dont le vent solaire alimente cette magnétosphère induite sur Mars n'a pas été bien comprise jusqu'à présent.

Alors que les ions et les électrons du vent solaire se brisent dans ce champ magnétique induit plus puissant près de Mars, ils sont forcés de s'écarter en raison de leur charge électrique opposée. Certains ions circulent dans une direction, quelques électrons dans l'autre sens, formant des courants électriques qui se drapent du côté jour au côté nuit de la planète. À la fois, les rayons X solaires et le rayonnement ultraviolet ionisent constamment une partie de la haute atmosphère sur Mars, le transformer en une combinaison d'électrons et d'ions chargés électriquement qui peuvent conduire l'électricité.

"L'atmosphère de Mars se comporte un peu comme une sphère métallique fermant un circuit électrique, " dit Ramstad. " Les courants circulent dans la haute atmosphère, avec les couches de courant les plus fortes persistant à 120-200 kilomètres (environ 75-125 miles) au-dessus de la surface de la planète." MAVEN et les missions précédentes ont déjà vu des indices localisés de ces couches de courant, mais ils n'ont jamais été en mesure de cartographier le circuit complet, de sa génération dans le vent solaire, où l'énergie électrique est déposée dans la haute atmosphère.

La détection directe de ces courants dans l'espace est tristement célèbre. Heureusement, les courants déforment les champs magnétiques du vent solaire, détectable par le magnétomètre sensible de MAVEN. L'équipe a utilisé MAVEN pour cartographier la structure moyenne du champ magnétique autour de Mars en trois dimensions et a calculé les courants directement à partir de leurs distorsions de la structure du champ magnétique.

"Avec une seule opération élégante, la force et les chemins des courants ressortent de cette carte du champ magnétique, ", a déclaré Ramstad.

Le destin de la planète rouge

Sans un champ magnétique global entourant Mars, les courants induits dans le vent solaire peuvent former une connexion électrique directe avec la haute atmosphère martienne. Les courants transforment l'énergie du vent solaire en champs magnétiques et électriques qui accélèrent les particules atmosphériques chargées dans l'espace, conduire l'évasion atmosphérique vers l'espace. Les nouveaux résultats révèlent plusieurs caractéristiques inattendues propres à l'objectif de MAVEN de comprendre l'évasion atmosphérique :l'énergie qui entraîne l'évasion semble être tirée d'un volume beaucoup plus grand qu'on ne le supposait souvent.

La perte atmosphérique due au vent solaire est active depuis des milliards d'années et a contribué à la transformation de Mars d'une planète chaude et humide qui aurait pu abriter la vie en un désert froid global. MAVEN continue d'explorer le fonctionnement de ce processus et la quantité de l'atmosphère de la planète qui a été perdue.

Cette recherche a été financée par la mission MAVEN. Le chercheur principal de MAVEN est basé au Laboratoire de physique atmosphérique et spatiale de l'Université du Colorado, Rocher, et la NASA Goddard gère le projet MAVEN. La NASA explore notre système solaire et au-delà, découvrir des mondes, étoiles, et les mystères cosmiques proches et lointains avec notre puissante flotte de missions spatiales et terrestres.