Par NicoLX (Nicolas Le Maux)
Fig. 1 : Représentation gravitationnelle du pôle Sud de Mars. D’après : MIT, UUBC-CRESST, GSFC©.
Elaboration d’une carte
La compilation et l’analyse de 16 années de données furent nécessaires pour établir la première carte gravitationnelle de Mars. On doit cette recherche à l’équipe d’Antonio Genova du Massachussetts Institute of Technology (MIT). Les données proviennent de trois satellites : Mars Global Surveyor, Mars Odyssey et Mars Reconnaissance Orbiter. Ils sont satellisés à environ 290 km de la surface.
La gravité d’un corps planétaire n’est jamais véritablement homogène. En effet, on enregistre plusieurs variations. Les premières résultent de l’altitude ou des dépressions rencontrées à la surface de l’astre. Les secondes découlent des répartitions inégales des masses en jeu. Enfin, plusieurs anomalies gravitationnelles procèdent également des mouvements de rotation de la planète.
L’ensemble de ces fluctuations affectent tout autant les satellites placés en orbite de Mars. Elles modifient leurs trajectoires, tout comme les signaux que ces satellites adressent vers la Terre. Pour sa construction, cette carte s’appuie donc en particulier sur ses variations des signaux orbitaux.
Cette carte est disponible depuis le 5 mars 2016.. Elle présente de nombreuses informations allant du noyau à l’atmosphère, passant par le sous-sol et la surface.
Interprétations et apports
Lecture d’une carte
Une question revient souvent. Comment lire cette carte ? Tout d’abord, il y a une très forte corrélation entre l’altitude de la planète rouge et les forces gravitationnelles. Ce sont donc les variations altimétriques qui ressortent le plus. Ainsi, les zones à plus faible gravité s’affichent en bleu sur la carte. Au contraire, celles munies d’une gravité plus dense, plateaux et sommets, apparaissent en rouge puis en blanc. On pense notamment à l’Olympus Mons (mont Olympe), plus haut sommet du système solaire avec plus de 22 km de haut.
Fig. 2 : Carte des variations gravitationnelles de Mars de forme pseudo-cylindrique (par projection de Mollweide). En bleu : les zones à plus faible gravité, en rouge puis blanc : les zones à fortes gravité. D’après : MIT, UUBC-CRESST, GSFC©.
Apports sur le noyau martien
Au-delà des phénomènes de surface, l’étude gravitationnelle de la planète rouge permet de discerner d’autres phénomènes invisibles à l’œil. C’est ainsi que la présence d’un noyau liquide de Mars a été confirmé. Sa partie située le plus à l’extérieur aurait d’ailleurs un diamètre de 3400 et 3600 km. Malgré tout, bien qu’un noyau liquide existe toujours, Mars ne comporte plus de magnétisme ni de bouclier électromagnétique. A l’inverse du noyau et du bouclier électromagnétique terrestres, Mars n’est plus protégée. Le déclin du noyau martien est d’ailleurs en partie responsable de l’arrêt de protection de son bouclier magnétosphérique, la perte de son atmosphère et de l’eau à sa surface. Dire qu’autrefois, le champ magnétique martien était 30 fois supérieur à celui terrestre… C’est ce que révèlent les études des minéraux de type fer, magnétite et hématite piégeant le magnétisme.
Fig. 3 : Champ magnétique fossile observé par Mars Global Surveyor. D’après Maven Mission (NASA/Goddard©).
Apports sur la lithosphère
La lithosphère de Mars comporterait aussi quelques déformations. Dans cette couche sous-corticale de l’écorce planétaire, plusieurs anomalies sont ainsi présentes. On pense plus spécifiquement à la région des volcans. L’intense activité volcanique a modifié la répartition des masses de la planète. Il s’agit de dépressions gravitationnelles enregistrées à travers l’hémisphère nord martien, entre la plaine d’Acidalia Planitia et les plateaux de Tempe Terra. Auparavant interprétée comme possible rivière souterraine, les actuels résultats infirment cette théorie. Cette anomalie dépressionnaire est en fait la résultante d’éruptions volcaniques intenses des monts volcaniques du Tharsis. En raison de cet épisode, l’augmentation considérable de la masse aurait d’ailleurs conduit au déséquilibre de la planète, avec une inclinaison de 20 % de son axe.
Evolutions météorologiques
Enfin, quelques nouvelles données abondent nos connaissances de l’atmosphère martienne. Les observations réalisées indiquent qu’environ 4 trillions de tonnes de dioxyde de carbone gèlent en position du pôle nord lors de l’hiver boréal. Il en va de même au niveau du pôle sud lors de l’hiver austral.
Les cycles de l’activité solaire influent ainsi sur ce mouvement bipolaire des masses de gaz. A leur tour, ces fluctuations impactent fortement les forces gravitationnelles. L’études des forces magnétiques en présence constitue donc un précieux outil d’informations météorologiques, utiles dans le suivi des masses d’air notamment.
Bibliographie et sitographie :
Decourt, Rémy. « En image : la carte du champ de gravité de la Lune ». Futura. Consulté le 21 juin 2023. https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/astronautique-image-carte-champ-gravite-lune-43253/.
———. « La tectonique des plaques sur Mars ». Futura. https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/univers-tectonique-plaques-mars-7407/.
Louvet-Rossi, David. « Une nouvelle carte dévoile les variations du champ de gravité de Mars ». Sciencepost, 25 mars 2016. https://sciencepost.fr/nouvelle-carte-devoile-variations-champ-de-gravite-de-mars/.
@NatGeoFrance. « Trois informations incroyables découvertes grâce à la carte de la NASA sur la gravité sur Mars ». National Geographic, 2 mars 2017. https://www.nationalgeographic.fr/espace/2017/03/trois-informations-incroyables-decouvertes-grace-a-la-carte-de-la-nasa-sur-la-gravite-sur-mars.
Sciences et Avenir. « Une nouvelle carte de la gravité sur Mars », 24 mars 2016. https://www.sciencesetavenir.fr/espace/planetes/une-nouvelle-carte-de-la-gravite-sur-mars_101678.