Lorsqu'ils étudient des mondes rocheux en dehors du système solaire, les chercheurs utilisent Mars comme laboratoire à l'échelle planétaire.
Combien de temps une planète rocheuse, semblable à Mars, pourrait-elle rester habitable si elle orbite autour d'une naine rouge? La mission MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) de la NASA, qui étudie notre voisin depuis novembre 2014, aidera à répondre à cette question difficile.
«Les observations de la mission MAVEN indiquent que la planète rouge a progressivement perdu une partie importante de son atmosphère, ce qui a changé les conditions sur elle», explique David Brain, scientifique de la mission MAVEN à l'Université du Colorado (USA).
Laboratoire planétaire
Lorsqu'ils étudient des mondes rocheux en dehors du système solaire, les chercheurs utilisent Mars comme laboratoire à l'échelle planétaire. Lors de la réunion d'automne de l'American Geophysical Union le 13 décembre 2017 à la Nouvelle-Orléans, aux États-Unis, David Brain a expliqué à ses collègues comment les données MAVEN affecteront la détermination de l'habitabilité des planètes rocheuses en orbite autour d'étoiles lointaines.
Vaisseau spatial MAVEN. Crédit: NASA.
MAVEN dispose d'une suite d'instruments à bord qui mesurent la perte de l'atmosphère martienne. Des études montrent qu'une grande partie de celui-ci s'est échappée dans l'espace "grâce" à une combinaison de processus chimiques et physiques, et les données des instruments fournissent des indices sur le rôle que chacun d'eux a joué.
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Au cours des trois dernières années, le Soleil a connu des périodes d'activité croissante et décroissante, tandis que Mars a connu des tempêtes solaires, des éruptions solaires et des éjections de masse coronale. Ces changements ont fourni à MAVEN une occasion unique d'observer le comportement de l'atmosphère dans diverses conditions.
Naine rouge et Mars hypothétique
David Brain et ses collègues ont appliqué ces connaissances à une hypothétique planète semblable à Mars en orbite autour d'une étoile naine rouge (la classe d'étoiles la plus courante de notre galaxie). Ils ont suggéré que l'exoplanète, comme Mars, est située au bord de la zone habitable. Mais, comme les naines rouges sont plus faibles que le Soleil, leur zone habitable est beaucoup plus proche. Il s'est avéré qu'en raison du rayonnement ultraviolet extrême de l'étoile et de l'orbite proche, la planète recevra 5 à 10 fois plus d'UV que Mars en reçoit. Cela augmente la quantité d'énergie disponible pour les processus responsables de la fuite de l'atmosphère.
L'emplacement d'un hypothétique Mars dans la zone habitable en orbite autour d'une naine rouge par rapport à l'emplacement de Mars réel dans le système solaire. Crédit: Goddard Space Flight Center de la NASA.
Sur la base des données de MAVEN, les chercheurs ont calculé que l'atmosphère des exomars pouvait perdre 3 à 5 fois plus de particules chargées dans un processus appelé fuite d'ions et 5 à 10 fois plus de particules neutres à la suite d'une fuite photochimique. De plus, comme il y aura de nombreuses particules chargées dans l'atmosphère, celle-ci commencera à "pulvériser". Le processus de pulvérisation est similaire à un jeu de billard: des particules chargées s'écrasent sur des molécules, poussant certaines d'entre elles dans l'espace et en poussant d'autres contre leurs voisines. Cette réaction en chaîne augmente considérablement le taux de perte atmosphérique. Enfin, la planète hypothétique devra faire face à la perte de molécules lumineuses comme l'hydrogène.
En général, trouver un Mars hypothétique au bord de la zone habitable d'une naine rouge calme pourrait raccourcir la durée de vie d'environ 5 à 20 fois. Si la planète est placée dans un système nain rouge actif, cette période sera réduite d'environ 1000 fois.
Circonstances atténuantes
Néanmoins, David Brain a envisagé le pire des cas en plaçant Mars au milieu d'une naine rouge. Une autre planète peut avoir des facteurs atténuants, tels que des processus géologiques actifs, un champ magnétique ou une taille plus grande. Tout cela vous permet de reconstituer, protéger et conserver l'atmosphère pendant une période plus longue.
«L'habitabilité des mondes lointains est l'un des sujets les plus importants en astronomie, et ces estimations démontrent une façon d'utiliser la connaissance de Mars et du Soleil dans la recherche de la vie dans l'Univers», a conclu Bruce Yakoski, chercheur principal pour MAVEN à l'Université du Colorado (États-Unis).
Roman Zakharov
