dès lors qu’une atmosphère, si tenue soit-elle, enveloppe une planète, tellurique ou gazeuse, des phénomènes climatiques s‘y développent. mars ne possède pas une atmosphère bien épaisse, mais cette dernière l‘est suffisamment pour générer des mécanismes climatiques atypiques (nuages de dioxyde de carbone et d’eau, tourbillons de poussière) et parfois violents (vents, tempêtes planétaires) propres à la planète rouge. la petite taille de mars ne permet pas la présence d’une atmosphère conséquente comme celle de ces deux proches voisines telluriques, la Terre et Vénus. mais la planète rouge n’est pas dénuée de toute enveloppe de gaz contrairement à Mercure, vraiment trop petite et proche du soleil. Mars a réussi à conserver une atmosphère résiduelle.

Tout comme l'atmosphère terrestre, l'enveloppe atmosphérique de notre voisine rouge est structurée en couches majeures, qui sont au nombre de quatre. Seule la stratosphère, située entre 12 km et 50 km d'altitude sur Terre, est inexistante autour de Mars.

En fonction de l'altitude, de la pression, de la température, de la composition des gaz et de l'influence solaire, l'atmosphère d‘une planète est distribuée en plusieurs strates dont les propriétés physiques différent.

La première couche de l‘atmosphère martienne s'étend jusqu'à une altitude de 45 km environ. Appelée « troposphère », elle se comporte de la même façon que la troposphère terrestre, la couche de l’atmosphère dans laquelle nous vivons. Dans cette couche atmosphérique, deux grandeurs physiques décroissent en fonction de l‘altitude : la pression (qui décroît aussi dans les autres couches atmosphériques) et la température. La température de la troposphère est régie, en majorité, par la chaleur de la surface martienne. Ainsi. plus on s‘éloigne du sol, plus la température tend à baisser. Seule exception : lorsque le taux de poussière dans la troposphère martienne est élevée, la température est beaucoup plus homogène en fonction de l’altitude. C’est comme si la chaleur du sol martien était disséminée de façon égale dans toute la basse couche atmosphérique de Mars par le biais des petits grains de poussière issus de sa surface. Juste au-dessus de la troposphère se trouve la mésosphère. Cette couche atmosphérique est plus épaisse, s'étalant jusqu'à 110 km d'altitude environ. C'est au sein de la mésosphère que les courants-jets évoluent. Ces véritables rivières atmosphériques font circuler de grands flux de gaz tout autour du globe martien. Contrairement à la mésosphère terrestre, la mésosphère martienne est à température stable, environ - 120 °C.

La troisième couche atmosphérique de Mars est la thermosphère. Elle compte une centaine de kilomètres d'épaisseur, et c'est en son sein que les rayons X du Soleil sont absorbés. Presque tous les gaz connus absorbent généralement bien les rayons X ; il est donc logique que ce soient les couches les plus externes de l'atmosphère qui les absorbent. Toutefois, comme les couches supérieures à la thermosphère de l‘atmosphère martienne sont très ténues, c'est elle qui s'en charge. Cette couche est ainsi nommée car l'absorption des rayons X solaires augmente la température globale de l'atmosphère, à plus de 200 km de la surface ("thermos" signifiant chaud en grec). Enfin, la ionosphère constitue la dernière couche atmosphérique de Mars. La distinction entre la thermosphère et la ionosphère n'est pas parfaitement délimitée. ll est admis que la ionosphère est la continuité de la thermosphère, au sein de laquelle le gaz atmosphérique se ionise, c'est-à-dire qu'il devient électriquement excité grâce à l'ajout ou au retrait d'un ou plusieurs électrons aux atomes qui le composent.

Mars ne possède pas de stratosphère ; située dans notre atmosphère terrestre entre la troposphère et la mésosphère, cette couche n'est présente dans les atmosphères planétaires que si un gaz absorbant le rayonnement ultraviolet du Soleil est présent. Notons que ce rôle est rempli par l'ozone pour l'atmosphère de la Terre. C'est d'ailleurs la seule planète tellurique à posséder une stratosphère (les planètes géantes en possèdent chacune une grâce à d'autres gaz absorbant les UV).

L'omniprésence du CO2 et son origine.

Le dioxyde de carbone, ou CO2, est un gaz dont on parle souvent sur Terre car il est, après la vapeur d'eau, le principal gaz à effet de serre, rejeté par les humains notamment. Pourtant, il ne représente que 0,04 % (ou 400 ppm (partie par million)) du volume total de notre atmosphère, celle-ci étant constituée à 78 % de diazote (molécule formée par deux atomes d'azote) et à 21 % de dioxygène (molécule formée de deux atomes d'oxygène).

Dans l'atmosphère martienne, le CO2 représente 96 % de sa composition ! Et bien que l'atmosphère martienne soit très ténue, cette forte proportion de C02 permet à Mars de créer un petit effet de serre relevant les températures globales de 3 degrés : la température moyenne à la surface de Mars est de -63 °C ; elle aurait été de -66 °C au maximum sans dioxyde de carbone.

Pourquoi le CO2 est-il si présent dans l‘atmosphère martienne ? Pour répondre à cette question, il est tout d'abord nécessaire de comprendre pourquoi les autres gaz sont, quant à eux. absents. Lors de la formation planétaire, l'accrétion des gaz et des poussières a généré de très hautes températures. Une fois la planète formée, ces températures ont provoqué la libération des gaz piégés dans les minéraux et poussières accrétées, ce qui a eu pour conséquence de créer une première atmosphère, constituée d'une grande diversité de gaz (vapeur d'eau, monoxyde de carbone, azote..).

Pour éviter la fuite de l'atmosphère vers l'espace, les planètes actives génèrent, grâce à la convection de leur noyau, un champ magnétique protecteur : la magnétosphère. Mais à cause de la petite taille de Mars, l'énergie interne s'est vite dissipée, et avec elle, la convection du noyau. Le champ magnétique de Mars a donc disparu. Les vents solaires ont alors soufflé la majeure partie des gaz de l'atmosphère martienne. Seul le dioxyde de carbone, d'abord piégé dans les roches sédimentaires martiennes, a été progressivement libéré au fur et à mesure que l'eau liquide disparaissait. Les volcans, eux aussi, ont contribué au dégazage du CO2 dans l'atmosphère de la planète rouge. Le C02 étant plus lourd que la plupart des autres gaz, il a tendance à s'échapper moins vite vers l'espace, ce qui explique aujourd'hui la prédominance de ce gaz dans l'atmosphère martienne.

Les nuages martiens

Sur Mars, il existe près de 5 millions de km3 d'eau, répartis en grande majorité sous forme de glace aux pôles, mais aussi en plus faible quantité sous forme de vapeur d'eau dans l'atmosphère. La présence d'eau atmosphérique permet, quand les conditions sont optimales, la formation de nuages similaires à ceux observés sur Terre, à la différence que la plupart des nuages étudiés jusqu'à présent sur Mars sont constitués de cristaux de dioxyde de carbone, qui se forment à une température d'environ -65 °C. Plusieurs types de nuages ont été observés sur la planète rouge. Parmi eux, les cirrus martiens, qui ressemblent de près aux cirrus terrestres. Ils se forment habituellement autour de 10 à 20 km au-dessus de la surface de la planète, dans les zones de hautes altitudes comme le dôme de Tharsis.

Lors de ses observations de Mars, Giovanni Schiaparelli (1835-1910) avait d'ailleurs cru apercevoir de la neige au sommet d'Olympus Mons, alors qu'il s'agissait en fait de nuages. Son erreur l'a même conduit à nommer ce haut volcan "Nix Olympica", ou "neige de l‘Olympe" en français. Des cirrus ont également été repérés par t'atterrisseur américain Phoenix en 2008, au-dessus du pôle nord de la planète. Les nuages se sont en outre suffisamment épaissis et rapprochés de la surface martienne pour que le module américain puisse observer de la neige en tomber !

Un cyclone immobile

Une formation nuageuse annuelle éveille la curiosité des astronomes : une sorte de cyclone immobile se forme chaque été dans l'hémisphère nord, au-dessus de la calotte polaire. Majoritairement constituée d'eau, la vaste formation nuageuse de 1.600 km de diamètre, pour un œil de 320 km, a été observée à plusieurs reprises par le télescope spatial Hubble et par la sonde américaine Mars Global Surveyor. Les étapes de formation de ce très large nuage cyclonique non-rotatif sont encore obscures, mais il semblerait que la sublimation de la calotte polaire (l'eau passe de l'état glacé à l'état gazeux) lors de la hausse des températures estivales soit la cause principale de son apparition.

Des nuages crépusculaires

Les nuages noctulescents, ou nuages noctiluques, sont des formations nuageuses beaucoup plus rares. Ils se forment à une altitude beaucoup plus élevée, aux alentours de 100 km, et ne peuvent être observés que si la nuit est tombée en surface, et à condition que les nuages réfléchissent encore la lumière du Soleil à cette altitude. C'est pour cette raison qu'ils prennent le nom de "noctulescents" (qui brillent dans la nuit). Ils ont été repérés pour la première fois le 28 août 2006 par la sonde européenne Mars Express.

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