Les scientifiques du programme Mars Express de l’Agence spatiale européenne ont réussi, pour la première fois, à tracer une carte des aurores polaires apparaissant sur la Planète rouge.

Les aurores martiennes ont été mises en évidence pour la première fois en utilisant le spectromètre atmosphérique ultra-violet et infrarouge Spicam (SPectroscopy for the Investigation of the Characteristics of the Atmosphere or Mars) équipant la sonde européenne Mars Express, en orbite autour de Mars depuis le 25 décembre 2003. A l’origine, cet instrument a été conçu pour étudier la composition de l'atmosphère, notamment le taux d'ozone et de vapeur d'eau.

François Leblanc, du Service d’Aéronomie et chercheur au CNRS, vient d’exposer les résultats obtenus avec ses collègues sur la base d’observations coordonnées entre Spicam, le radar altimétrique Marsis (Sub-surface Sounding Radar Altimeter) destiné à sonder la surface et le sous-sol jusqu’à quelques kilomètres de profondeur, et Aspera (Analyser of Space Plasmas & EneRgetic Atoms) dont le but est de déterminer et quantifier les composants atmosphériques martiens s’échappant dans l'espace en raison des vents solaires.

Ils ont observé de cette façon neuf évènements d’émission aurorale, leur permettant pour la première fois de dresser une carte de leurs manifestations au niveau polaire. Confirmation a ainsi été apportée que les aurores polaires se produisent préférentiellement à proximité des zones de plus forte intensité du champ magnétique résiduel de la planète. Précédemment, Marsis avait déjà détecté une plus forte concentration d’électrons dans ces régions, ce qui suggère, sans toutefois le prouver formellement, que le champ magnétique de Mars est bien à la source des aurores polaires martiennes.

Carte des aurores martiennes dressée par François Leblanc et ses collègues. Cliquer pour agrandir. Crédit Esa/CNRS

Origine des aurores martiennes

Les aurores sont provoquées par des particules chargées provenant du Soleil - le vent solaire - constituées essentiellement d’électrons, qui heurtent les molécules se trouvant dans la haute atmosphère. Elles sont généralement confinées aux régions polaires, là où convergent les lignes de force du champ magnétique et composent des manifestations lumineuses spectaculaires dont l’iconographie nous a rendus familiers.

L’existence des aurores est largement connue non seulement sur Terre, mais aussi sur toutes les planètes géantes du Système solaire en raison de leur puissant champ magnétique. Mais Mars, dont le champ magnétique est insignifiant, représente cependant une énigme. Comment les électrons peuvent-ils être accélérés aux énergies suffisamment hautes pour susciter les aurores martiennes ? François Leblanc émet l’hypothèse de champs magnétiques martiens connectés au vent solaire, fournissant ainsi une route le long de laquelle les électrons pourraient circuler aisément.

Le chercheur précise cependant que les aurores martiennes, si elles peuvent être facilement détectées en ultraviolet par les instruments de Mars Express en orbite, ne sont probablement pas assez intenses en lumière visible pour émerveiller le regard des futurs astronautes, et devraient même être invisibles. Sur Terre, cette émission dans le domaine du visible est provoquée par l’interaction entre les particules chargées et l'oxygène moléculaire ou atomique ainsi que l'azote moléculaire, très raréfiés dans l’atmosphère martienne.