Un aperçu rare dans les conditions hivernales du vortex polaire de Mars North a montré que les températures à l'intérieur du vortex sont beaucoup plus froides que l'extérieur, et que l'obscurité permanente que l'hiver apporte au pôle Nord martien facilite une poussée d'ozone dans l'atmosphère.
« L'atmosphère à l'intérieur du vortex polaire, de près de la surface à environ 30 kilomètres de haut, est caractérisée par des températures froides extrêmes, environ 40 ° C plus froides qu'à l'extérieur du vortex », a déclaré le Dr Kevin Olsen de l'Université d'Oxford, qui a présenté les résultats à la réunion conjointe de l'EPSC-DPS 2025 à Helsinki la semaine dernière.
À de telles températures glaciales, le peu de vapeur d'eau il y a dans l'atmosphère gèle et est déposé sur la calotte glaciaire, mais cela conduit à des conséquences pour l'ozone dans le vortex. Habituellement, l'ozone est détruit en réagissant avec des molécules produites lorsque la lumière du soleil ultraviolette décompose la vapeur d'eau. Cependant, avec toute la vapeur d'eau disparue, il n'y a rien à réagir à l'ozone. Au lieu de cela, l'ozone est capable de s'accumuler dans le vortex.
« L'ozone est un gaz très important sur Mars – c'est une forme très réactive d'oxygène et nous dit à quelle vitesse la chimie se produit dans l'atmosphère », a déclaré Olsen. « En comprenant la quantité d'ozone et à quel point il est variable, nous en savons plus sur la façon dont l'atmosphère a changé au fil du temps, et même si Mars avait autrefois une couche d'ozone protectrice comme sur Terre. »
L'Exomars Rosalind Franklin Rover de l'Agence spatiale européenne, qui devrait être lancée en 2028, recherchera des preuves de la vie passée sur Mars. La possibilité que Mars ait autrefois une couche d'ozone protégeant la surface de la planète de l'afflux mortel de rayonnement ultraviolet de l'espace augmenterait les chances que la vie aurait pu survivre sur Mars il y a des milliards d'années en considérablement.
Comment le vortex polaire Mars se forme
Le vortex polaire est une conséquence des saisons sur Mars, qui se produisent parce que l'axe de la planète rouge est incliné à un angle de 25,2 degrés. Tout comme sur Terre, la fin du nord de l'été voit un vortex atmosphérique se développer sur le pôle nord de Mars et durer jusqu'au printemps.
Sur Terre, le vortex polaire peut parfois devenir instable, perdre sa forme et descendre vers le sud, apportant un temps plus froid aux latitudes moyennes. La même chose peut arriver au vortex polaire de Mars, et ce faisant, il offre la possibilité de sonder son intérieur.
« Parce que les hivers au Pole Nord de Mars connaissent l'obscurité totale, comme sur Terre, ils sont très difficiles à étudier », explique Olsen. « En étant capable de mesurer le vortex et de déterminer si nos observations sont à l'intérieur ou à l'extérieur du vortex sombre, nous pouvons vraiment dire ce qui se passe. »
Sonder le vortex
Olsen travaille avec l'orbiteur de gaz Trace Exomars d'ESA qui est en orbite autour de Mars. En particulier, la suite de chimie atmosphérique (ACS) de l'engin spatial étudie l'atmosphère martienne en regardant le membre de la planète rouge lorsque le soleil est de l'autre côté de la planète et brille dans l'atmosphère. Les longueurs d'onde auxquelles la lumière du soleil est absorbée donnent les molécules présentes dans l'atmosphère et la hauteur au-dessus de la surface.
Cependant, cette technique ne fonctionne pas dans l'obscurité totale de l'hiver martien lorsque le soleil ne se lève pas sur le pôle Nord. Les seules occasions d'effacer à l'intérieur du vortex sont lorsqu'elle perd sa forme circulaire mais, pour savoir exactement quand et où cela se produit, nécessite des données supplémentaires.
Pour cela, Olsen s'est tourné vers l'instrument de Sounder Climate Mars sur l'orbiteur de reconnaissance Mars de la NASA pour mesurer l'étendue du vortex via des mesures de température.
« Nous avons cherché une baisse soudaine de température – un signe sûr d'être à l'intérieur du vortex », a déclaré Olsen. «La comparaison des observations ACS avec les résultats du sono-sondeur du climat Mars montre des différences claires dans l'atmosphère à l'intérieur du vortex par rapport à l'extérieur.
« C'est une opportunité fascinante d'en savoir plus sur la chimie atmosphérique martienne et comment les conditions changent pendant la nuit polaire pour permettre à l'ozone de s'accumuler. »
