Un nuage de glace martien de 1,800 km, AMEC, se forme chaque jour près d'Arsia Mons, révélant un processus de nucléation homogène rare, jamais observé auparavant.
Nuage de glace martien identifié et étudié
Un nuage de glace long de 1 800 kilomètres, appelé AMEC (Arsia Mons Elongated Cloud), se forme chaque matin à l’ouest du grand volcan martien Arsia Mons, pendant le printemps et l’été de l’hémisphère sud. Il disparaît en quelques heures. Ce phénomène a été observé pour la première fois en 2018 grâce aux images de la sonde Mars Express.Les chercheurs reconstituent le cycle de vie du nuage
Des scientifiques de l’Université du Pays basque ont reconstitué le cycle de vie de ce nuage trois ans après sa découverte. Toutefois, les planétologues ont d’abord eu du mal à le reproduire dans des modèles informatiques, ce qui suggérait que le processus n’était pas entièrement compris.Une étude reproduit la formation du nuage
Une étude publiée dans la revue Nature Geoscience le 7 octobre, signée par Jorge Hernandez-Bernal et trois collègues, a réussi à simuler la formation du nuage. Celui-ci apparaît à une altitude d’environ 45 kilomètres, s’étire vers l’ouest et se forme chaque matin pendant plusieurs mois, durant la saison des poussières martienne.Différents processus de nucléation en jeu
Sur Terre, les nuages orographiques se forment lorsque l’air humide s’élève au-dessus du relief, se refroidit et se condense. Sur Mars, les chercheurs ont constaté que le nuage se forme à la fois par nucléation hétérogène et par nucléation homogène. Si l’on pensait auparavant que la nucléation hétérogène, au cours de laquelle la vapeur d’eau se condense autour de particules de poussière, était le processus principal, elle ne suffisait pas à elle seule à reproduire le nuage dans les simulations.La nucléation homogène exige des conditions extrêmes
Les chercheurs ont ajouté la nucléation homogène à leur modèle, processus au cours duquel la vapeur d’eau se transforme directement en cristaux de glace, sans qu’une particule soit nécessaire pour servir de support. Ce processus exige une humidité relative plus de 100 000 fois supérieure à celle de la Terre, une condition jamais observée auparavant, bien qu’elle soit théoriquement possible dans les hautes couches de l’atmosphère terrestre et de Vénus.Les conditions martiennes rendent le processus possible
La fine atmosphère martienne et la hauteur d’Arsia Mons créent les conditions extrêmes nécessaires à ce processus. Lorsque le vent franchit le volcan, l’air humide s’élève rapidement, ce qui provoque une chute brutale de la température et la formation de particules de glace. Bien que le nuage simulé ne corresponde pas parfaitement aux observations de Mars Express, les résultats sont considérés comme une avancée majeure.Les conclusions de l’étude ajustées après relecture
Dans une prépublication, l’étude affirmait initialement que la nucléation homogène avait été « démontrée » sur Mars. Or, la version évaluée par les pairs publiée dans Nature Geoscience ne la présente plus que comme « fortement suggérée ». Milena Corcos, de NorthWest Research Associates, a également employé le terme « suggérer » dans son commentaire sur l’étude.La visibilité du nuage dépend d’un équilibre atmosphérique
Le nuage apparaît le matin grâce à un équilibre délicat entre température et conditions de vent, qui permet sa formation au lever du soleil. Lorsque les températures augmentent et que l’humidité diminue, le nuage s’évapore. La traînée s’étend dans le sens du vent sous l’effet de la circulation atmosphérique et du déplacement des particules de glace.Les mécanismes de nucléation diffèrent
La nucléation hétérogène correspond à la formation de vapeur d’eau autour de particules comme la poussière, les sels ou les aérosols, qui servent de noyaux de condensation. La nucléation homogène, en revanche, ne nécessite pas de telles particules, mais exige une sursaturation extrême. Sur Mars, elle devient possible en raison de l’atmosphère ténue et des variations rapides de température lorsque l’air s’élève, qui créent des conditions brèves permettant la formation directe de glace.Un nouvel éclairage pour les modèles météorologiques martiens
La découverte montre que les deux mécanismes de nucléation doivent être pris en compte dans les modèles météorologiques martiens. Les modèles classiques, fondés uniquement sur les particules de poussière, pourraient passer à côté de phénomènes comme l’AMEC. La validation de ces modèles exige des observations capables de mesurer avec précision l’humidité et la taille des particules.
