Les aurores martiennes dévoilées
10/02/16

A la suite d’une analyse détaillée de dix années - de 2004 à 2014 - des données de l’instrument SPICAM  placé à bord de la sonde européenne Mars Express, Lauriane Soret, chercheuse au Laboratoire de Physique Atmosphériques et Planétaire de l’Université de Liège et ses collègues ont mis en évidence l’existence d’aurores localisées dans l’atmosphère de Mars. Un phénomène rare qui reste largement inexpliqué et qui intéresse fortement la communauté scientifique. C’est sans doute un prototype d’un phénomène fréquent dans l’Univers, sur les exoplanètes qui ont perdu leur champ magnétique global.

Dès les années 1960, l’Institut d’Astrophysique de l’Université de Liège, sous la houlette du Professeur André Monfils, fait partie des pionniers de l’Europe spatiale en participant à des expériences à bord de fusées-sondes pour l’étude « in situ » des aurores boréales. Toute une école de chercheurs est née à la faveur de son expertise en spectrographie dans le rayonnement UV (Ultra Violet).

Aurore boreale

A la suite du Professeur Jean-Claude Gérard qui a consacré sa thèse de doctorat au processus auroral, le LPAP (Laboratoire de Physique Atmosphériques et Planétaire) du Département AGO (Astrophysique, Géophysique et Océanographie) de l’ULg a acquis un renom international dans la connaissance de ces draperies célestes aux diverses couleurs (vert, rose, rouge et indigo violet…) : ce sont des excitations de molécules dues à l’interaction dans l’atmosphère des particules chargées du vent solaire piégées et accélérées par le champ magnétique terrestre. La lueur aurorale est produite par la collision de ces particules avec le gaz atmosphérique. Si la planète n’a pas d’atmosphère, il n’y aura pas d’aurores.

Dans un second temps, le LPAP a étudié les manifestations d’aurores très lumineuses sur les planètes géantes Jupiter et Saturne. L’un de ses chercheurs, Arnaud Stiepen, a étudié l’atmosphère martienne avec la sonde américaine MAVEN (Mars Atmosphere & Volatile EvolutioN) qui évolue autour de la Planète Rouge depuis le 21 septembre 2014. En ayant accès aux données de la NASA, il a fait la découverte d’aurores « diffuses » dans l’Hémisphère Nord de Mars. On en a par ailleurs trouvé sous forme de taches sur Uranus. « Le phénomène auroral trahit la présence d’un champ magnétique autour d’une planète », explique J.-C. Gérard. « C’est la règle générale, mais on a des exceptions qu’on vient de mettre en évidence : elles concernent les voisines de la Terre que sont Vénus et Mars. »

Sur la Planète Rouge, il existe notamment des aurores, qualifiées de « localisées » ou de « discrètes » car elles ne couvrent que des régions très limitées de la planète, contrairement aux aurores diffuses qui recouvrent occasionnellement une large étendue de la planète. Elles sont confinées aux régions de l’hémisphère sud où du magnétisme résiduel a été observé par les sondes en orbite autour de Mars. Elles ont été traquées  par Lauriane Soret, chercheuse au LPAP. Cette ingénieure physicienne française les a mises en évidence en effectuant une analyse détaillée de dix années - de 2004 à 2014 - des données de l’instrument SPICAM (Spectroscopy for the Investigation of the Characteristics of the Atmosphere of Mars) placé à bord de la sonde Mars Express de l’ESA. Cette sonde européenne évolue autour de la Planète Rouge depuis décembre 2003.

SPICAM est un spectromètre partiellement conçu et construit à l’IASB (Institut royal d’Aéronomie Spatiale de Belgique) pour procéder à des observations atmosphériques dans l’UV (0,118 à 0,320 µm) et dans l’infrarouge (1 à 1,7 µm). Son principal objectif consistait en la détermination en 3 dimensions, en fonction de l’altitude, des composants et de la température de l’atmosphère martienne. En passant en revue ce qui avait été observé lors de survols de Mars, Lauriane Soret a pu déceler une vingtaine d’aurores localisées dans l’hémisphère austral martien. Il s’agit bien de processus de collisions qui induisent des émissions lumineuses.

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