L’instrument IUVS observe l’atmosphère à différentes altitudes, en la balayant suivant des tranches verticales pour rechercher des traceurs qui sont dus à la luminescence et aux aurores. A partir de la position, de l’intensité et de la forme de ces émissions, il s’avère possible de comprendre les processus dynamiques et chimiques qui les ont produits. L’IUVS donne une nouvelle vision de l’impact de l’activité solaire sur le comportement atmosphérique de Mars. « Ce qui m’intéresse plus particulièrement, c’est de savoir si l’atmosphère martienne est capable de changer rapidement et dans quelle mesure elle se modifie sous l’effet du Soleil et des ondes de gravité qui se propagent depuis la surface de Mars. »  La participation d’A. Stiepen aux recherches du LASP ne pouvait être que profitable au LPAP liégeois. Ainsi le spécialiste liégeois des atmosphères vénusienne et martienne s’est illustré en contribuant à une découverte majeure sur l’évolution qu’a connue l’atmosphère martienne : son érosion progressive depuis 3 à 4 milliards d’années, due à l’impact des ions et électrons qui sont émis par le soleil.  

« Cette érosion se poursuit tant qu’il y a une atmosphère, explique A. Stiepen, On cherche surtout à comprendre ce lent processus en remontant dans le passé. On aimerait déterminer la masse d’atmosphère que Mars a perdue en trois à quatre milliards d’années. De la sorte, on pourra extrapoler ce que sera, à l’avenir, la santé de l’atmosphère martienne. » Et de faire référence pour son enquête à un changement de paradigme : « Avant qu’on ne dispose des informations de la sonde MAVEN, on pensait que l’érosion de l’atmosphère de Mars par le vent solaire était plutôt calme. Il n’en est rien. On a compris que le vent solaire, à cause de ses accès de violence au fil des âges, en vient à user plus fort l’atmosphère lors de ses colères. Ces événements énergétiques sont un élément très important, dont il faut tenir compte dans le calcul de l’érosion totale. »

Ce phénomène d’érosion ne peut être sous-estimé. Co-auteur d’un rapport scientifique sur les données de MAVEN concernant ce processus, Arnaud Stiepen précise : « Ce que l’on sait, c’est que l’atmosphère, voici 3 à 4 milliards d’années, était plus dense, plus chaude, capable de maintenir de l’eau liquide en surface. Et puis, au fil du temps – il est question de centaines de millions d’années - , cette couche s’est érodée. Dans cette étude, je me suis basé sur la valeur de l’airglow, c’est-à-dire de la lumière produite par l’atmosphère excitée. Elle donne des infos sur la compositon, la dynamique, les vents de l’atmosphère ». Si le Soleil se révèle plus actif et qu’il réchauffe l’atmosphère, on peut comprendre qu’il y ait davantage d’atmosphère qui s’échappe vers l’espace. L’évolution de l’atmosphère martienne révèle l’action du vent solaire. « Un peu comme le vent a un effet d’érosion sur une montagne. » La grande découverte concerne le rôle des CMEs (Coronal Mass Ejections) ou éjections de masse coronale comme accélérateurs de l’érosion. Ce plasma énergétique, expulsé du Soleil, peut trouver sur sa trajectoire la Planète Rouge. Comme celle-ci n’a pas de champ magnétique pour le dévier, il vient directement exciter l’atmosphère martienne et accélérer son érosion. 

Faire mieux en utilisant NOMAD

Ce comportement des CMEs a de quoi stimuler la curiosité d’Arnaud Stiepen. Surtout que le LPAP mise sur sa fructueuse collaboration avec l’IASB pour exploiter au mieux les observations de NOMAD. « Si le but premier de l’instrument développé en Belgique est l’étude du méthane dans l’atmosphère, on pourra en tirer parti pour des mesures d’autres constituants et de processus dynamiques. Je compte avoir accès à ces données pour en savoir advantage sur mes sujets d’intérêt martiens que sont les aurores ‘diffuses’ et l’érosion atmosphérique. »