Mars révèle son secret nocturne : découvrir sa lueur verte magique

L’orbiteur ExoMars Trace Gas Orbiter de l’ESA a détecté une lueur nocturne verte dans l’atmosphère martienne, fournissant des données importantes sur les processus atmosphériques et l’éclairage potentiel pour les futures missions sur Mars. Ce phénomène, différent des aurores boréales, représente une avancée majeure dans notre compréhension des phénomènes naturels. Mars.

Lorsque les futurs astronautes exploreront les régions polaires de Mars, ils verront une lueur verte éclairer le ciel nocturne. Pour la première fois, une lueur nocturne visible a été détectée dans l’atmosphère martienne par la mission ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) de l’Agence spatiale européenne.

Sous un ciel dégagé, la lueur peut être suffisamment brillante pour que les humains puissent la voir et que les rovers puissent naviguer pendant les nuits sombres. La lueur nocturne sur Terre est également observée. Sur Mars, cela était attendu, mais n’a jamais été observé en lumière visible jusqu’à présent.

Veilleuse sur Mars

La lueur nocturne atmosphérique se produit lorsque deux atomes d’oxygène se combinent pour former une molécule d’oxygène, à environ 50 kilomètres (~ 30 miles) au-dessus de la surface de la planète.

Les atomes d’oxygène ont fait un voyage : ils se forment du côté jour de Mars lorsque la lumière du soleil donne de l’énergie aux molécules de dioxyde de carbone, les faisant se diviser en morceaux. Lorsque les atomes d’oxygène migrent vers la nuit et cessent d’exciter le Soleil, ils se regroupent et émettent de la lumière à des altitudes plus basses.

Cette animation représente le processus qui serait responsable de la lueur nocturne de Mars. Lorsqu’elles sont exposées au rayonnement ultraviolet solaire au-dessus d’une altitude de 70 km, les molécules de dioxyde de carbone – le principal composant de l’atmosphère martienne – se divisent en atomes de monoxyde de carbone et d’oxygène. Ces atomes d’oxygène (représentés par des boules rouges) sont transportés par la cellule géante de Hadley, qui possède une branche ascendante au-dessus du pôle jour et une branche descendante au-dessus du pôle hiver, situé dans l’hémisphère nuit. Les atomes d’oxygène se recombinent pour former de l’oxygène moléculaire dans la branche descendante de la cellule de Hadley, à une altitude de 30 à 50 km, et émettent un rayonnement infrarouge. Crédit : Agence spatiale européenne

« Cette émission résulte de la recombinaison d’atomes d’oxygène formés dans l’atmosphère estivale et transportés par les vents vers les hautes latitudes hivernales, à des altitudes allant de 40 à 60 kilomètres dans l’atmosphère martienne », explique Laurieann Soret, chercheuse de l’Atmosphérique et Laboratoire Planétaire. Physique de l’Université de Liège en Belgique, et une partie de l’équipe qui a publié la découverte dans Astronomie naturelle.

L’éclairage d’une lueur nocturne peut être suffisamment brillant pour éclairer le chemin à parcourir et voir la lueur aussi brillante que les nuages ​​​​au clair de lune sur Terre.

«Ces observations sont inattendues et intéressantes pour les futures missions vers la planète rouge», déclare Jean-Claude Girard, auteur principal de la nouvelle étude et planétologue à l’Université de Liège.

L’Airglow se produit dans l’atmosphère terrestre lorsque la lumière du soleil interagit avec les atomes et les molécules de l’atmosphère. Sur cette image, prise par des astronautes à bord de la Station spatiale internationale (ISS) en 2011, une bande verte de lueur d’oxygène apparaît au-dessus de la courbe de la Terre. En surface, apparaissent des parties de l’Afrique du Nord, où les lumières du soir brillent le long du Nil et de son delta. Crédit : NASA

Suivez le chemin vert brillant

Il a suscité l’intérêt de l’équipe scientifique internationale A Découverte précédente Ils ont été réalisés à l’aide de Mars Express, qui a observé la lueur nocturne dans les longueurs d’onde infrarouges il y a dix ans. Le vaisseau spatial Trace Gas Orbiter a ensuite détecté des atomes d’oxygène verts brillants au-dessus du côté jour de Mars en 2020, c’est la première fois qu’une telle émission luminescente est observée autour d’une planète autre que la Terre.

Ces atomes se déplacent également vers le côté nuit puis se réassemblent à une altitude inférieure, créant ainsi la lueur nocturne visible découverte dans une nouvelle recherche publiée aujourd’hui.

Vue d’artiste de l’Agence spatiale européenne Exomars Suivre l’orbite du gaz Détection de la lueur verte de l’oxygène dans l’atmosphère martienne. Cette émission, observée du côté jour de Mars, est similaire à la lueur nocturne observée autour de l’atmosphère terrestre depuis l’espace. Crédit : Agence spatiale européenne

En orbite autour de la planète rouge à 400 kilomètres d’altitude, TGO a pu observer la face nocturne de Mars grâce au canal ultraviolet-visible de son véhicule. Outil nomade. L’instrument couvre une gamme spectrale allant du proche ultraviolet à la lumière rouge et a été pointé vers le bord de la planète rouge pour mieux observer la haute atmosphère.

L’expérience NOMAD est dirigée par l’Institut Royal d’Astronautique de Belgique et travaille entre autres avec des équipes espagnoles (IAA-CSIC), italiennes (INAF-IAPS) et britanniques (Open University).

Valeur scientifique

La lueur nocturne sert de traceur des processus atmosphériques. Il peut fournir une mine d’informations sur la composition et la dynamique d’une région de l’atmosphère difficile à mesurer, ainsi que sur la densité de l’oxygène. Cela peut également révéler comment l’énergie est déposée par la lumière du soleil et le vent solaire – le flux de particules chargées émanant de notre étoile.

Une photo prise depuis l’espace de la Voie lactée et de la Terre ensemble à l’extérieur de la Station spatiale internationale. La Voie lactée s’étend sous la courbe du membre terrestre dans la scène, qui enregistre également une faible lueur verte. Le renflement central de la galaxie apparaît avec des champs d’étoiles coupés par des fentes sombres de poussière interstellaire. La photo a été prise par l’astronaute de la NASA Scott Kelly en 2015 lors de sa mission d’un an dans l’espace. Crédit image : NASA/Scott Kelly

Comprendre les propriétés de l’atmosphère martienne est non seulement intéressant sur le plan scientifique, mais également essentiel pour les missions à la surface de la planète rouge. Par exemple, la densité de l’atmosphère affecte directement la traînée subie par les satellites en orbite autour de Mars et les parachutes utilisés pour acheminer les sondes vers la surface martienne.

Lueur nocturne contre aurore

Nightglow est également observé sur Terre, mais ne doit pas être confondu avec les aurores boréales. Les aurores boréales ne sont qu’un moyen parmi d’autres d’éclairer l’atmosphère planétaire.

Les aurores boréales sont produites, Sur Mars Comme sur Terre, lorsque les électrons énergétiques du Soleil frappent la haute atmosphère. Elles varient dans l’espace et dans le temps, tandis que la lumière nocturne est plus uniforme. Les lueurs nocturnes et les aurores boréales peuvent montrer une large gamme de couleurs en fonction des gaz atmosphériques les plus abondants à différentes altitudes.

La lueur verte nocturne sur notre planète est assez faible, il est donc préférable de la voir en regardant depuis une perspective « marginale », comme le montre l’image ci-dessous. Beaucoup de photos étonnantes Pris par les astronautes Station spatiale internationale.

Vidéo accélérée par Agence spatiale européenne La photo a été prise de l’astronaute Tim Peake lors de sa mission Principia de six mois sur la Station spatiale internationale. L’astronaute britannique a commenté ce timelapse : « Vue de l’ISS de ‘aurore montante’ – voyez-vous les deux satellites au bout ? Une vidéo Timelapse créée à partir d’images prises à une seconde d’intervalle jouée 25 fois plus vite. Crédit : Agence spatiale européenne /NASA

Référence : « Observation de Mars O₂ « Lueur nocturne visible par le spectrographe NOMAD à bord du Trace Gas Orbiter » par J.-C. Girard, L. Surette, I.R. Thomas, P. Ristic, Y. Willam, C. Debez, A.C. Vandel, F. Dearden, B. Hubert, J.P. Mason, M.R. Patel et M.A. Lopez Valverde, 9 novembre 2023, Astronomie naturelle.
est ce que je: 10.1038/s41550-023-02104-8