Nous avons un nouvel aperçu d’un merveilleux phénomène martien, grâce à une collaboration entre deux sondes spatiales en orbite.
Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN) de la NASA et Hope Probe des Émirats arabes unis ont uni leurs forces pour étudier les aurores ultraviolettes à protons qui dansent et brillent très haut dans l’atmosphère de Mars.
La nouvelle recherche révèle que ces événements diurnes ne sont pas toujours diffus, sans particularité et uniformément répartis, mais très dynamiques et variables, contenant des structures à petite échelle.
“Les observations d’EMM (Emirates Mars Mission) ont suggéré que les aurores étaient si répandues et désorganisées que l’environnement de plasma autour de Mars devait être vraiment perturbé, au point que le vent solaire avait un impact direct sur la haute atmosphère partout où nous avons observé des émissions aurorales”, explique le scientifique planétaire Mike Chaffin de l’Université du Colorado à Boulder.
“En combinant les observations aurorales EMM avec les mesures MAVEN de l’environnement du plasma auroral, nous pouvons confirmer cette hypothèse et déterminer que ce que nous voyions était essentiellement une carte de l’endroit où le vent solaire pleuvait sur la planète.”
Les aurores à protons – les aurores les plus courantes sur la planète rouge – ont été décrites pour la première fois en 2018, comme le montrent les données MAVEN. Ils se forment de manière assez similaire à la formation des aurores sur Terre; cependant, puisque Mars est une bête très différente, sans magnétosphère à commande interne comme celle de la Terre, le résultat final est unique à Mars.
Le plus proche que la planète rouge ait d’un champ magnétique global est un champ fragile induit par le bourdonnement de particules chargées décélérant lorsqu’elles heurtent l’atmosphère. Aussi faible soit-il, il est généralement suffisant pour dévier la plupart des protons et neutrons à grande vitesse qui pleuvent du Soleil.
Les aurores à protons se forment lorsque des protons chargés positivement dans le vent solaire entrent en collision avec l’enveloppe d’hydrogène de Mars et deviennent ionisés, volant des électrons aux atomes d’hydrogène pour devenir neutres.
Cet échange de charge permet aux particules neutres de contourner le choc d’arc du champ magnétique autour de Mars, de pleuvoir dans la haute atmosphère et d’émettre de la lumière ultraviolette.
On pensait que ce processus produisait de manière fiable une émission aurorale uniforme du côté jour de Mars. Les nouvelles observations montrent le contraire.
Plutôt que le profil lisse attendu, les données de la sonde Hope montrent que, parfois, les aurores sont inégales, ce qui suggère qu’il peut y avoir des processus inconnus en jeu lors de la formation de ces aurores.
C’est là que MAVEN entre en scène. L’orbiteur de la NASA transporte une suite complète d’instruments à plasma, pour sonder le vent solaire, l’environnement magnétique et les ions thermiques dans l’espace autour de Mars.
Il a simultanément pris des mesures pendant que Hope imaginait les étranges aurores, et les données combinées ont permis aux scientifiques de reconstruire la raison derrière cela.
Diagramme comparant les mécanismes de formation des aurores à protons normales et inégales. (Mission Mars des Émirats/Agence spatiale des Émirats arabes unis)
“En examinant plusieurs observations d’Emirates Mars Mission d’aurores inégales qui ont des formes et des emplacements différents, et en combinant ces images avec des mesures de plasma effectuées par la mission Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN de la NASA, nous concluons qu’un certain nombre de processus peuvent produire des aurores inégales”, ont déclaré les chercheurs. écrire dans leur journal.
“Cette aurore inégale est principalement le résultat de la turbulence du plasma, qui, dans certaines circonstances, conduit à un dépôt direct du vent solaire sur toute la journée martienne.”
En d’autres termes, une interaction chaotique rare entre Mars et le vent solaire est responsable des aurores inégales ; bien qu’il ne soit pas tout à fait clair quel est l’impact sur la surface martienne.
Il est possible, cependant, qu’il y ait des implications pour l’atmosphère à long terme et la perte d’eau ; sans champ magnétique global, Mars continue de perdre les deux.
Fait intéressant, les aurores à protons – à la fois lisses et inégales – peuvent nous aider à comprendre au moins l’une d’entre elles, puisque l’hydrogène impliqué est en partie créé par l’eau de l’atmosphère martienne qui s’échappe dans l’espace.
“De nombreuses études de données et de modélisation futures seront nécessaires”, écrivent les chercheurs, “pour démêler toutes les implications de ces conditions pour l’évolution atmosphérique de Mars”.
La recherche a été publiée dans Geophysical Research Letters.
