Les conditions à la surface de Vénus sont restées un mystère pendant des décennies. Carl Sagan a souligné que les gens étaient prompts à tirer des conclusions hâtives, par exemple sur la présence de dinosaures, à partir du peu de preuves recueillies sur la planète. Mais ce n’est pas parce que nous disposons de peu de données réelles que nous ne pouvons pas tirer des conclusions, et mieux encore des modèles, à partir des données dont nous disposons.
Un nouvel article de Maxence Lefèvre de la Sorbonne et de ses collègues prend le peu de données collectées sur la surface de Vénus et les utilise pour valider un modèle de ce que seraient les conditions de vent et de poussière là-bas, tout cela dans le but de faciliter le travail de la prochaine tournée de l'explorateur vénusien.
Le document, disponible sous forme pré-imprimée sur arXiv, se concentre sur deux mesures principales : les variations de température et le transport de poussière. Il est important de noter qu’il modélise différemment différentes parties de la planète. C’est la première fois qu’une telle étude est réalisée, mais elle est absolument essentielle pour isoler certaines des caractéristiques qui sont les forces motrices derrière ces deux conditions. Mais la principale force sous-jacente à la température et au transport de poussière est la même sur Vénus que sur Terre : le vent.
Les mesures prises par Venera, l'un des seuls engins à avoir réussi à atterrir sur la surface de Vénus, ont ramené la vitesse du vent au fond de l'atmosphère à un maigre 1 m/s. Comparé à 20 m/s sur Terre ou même 40 m/s sur Mars, cela peut paraître peu. Mais l'atmosphère de Vénus est plus épaisse que la nôtre ou que celle de Mars, il faudrait donc beaucoup plus d'énergie pour atteindre une vitesse équivalente à celle de ses planètes sœurs. Néanmoins, cela a toujours un impact majeur à la fois sur la température à la surface et sur la quantité de poussière dans l’air.
Vénus a un « jour » qui dure 117 jours terrestres et une nuit qui est tout aussi longue. Cela provoque des changements massifs dans l’atmosphère, car la planète est progressivement réchauffée par le rayonnement solaire pendant la journée et progressivement refroidie par son propre rayonnement infrarouge la nuit. Mais ces changements sont différents selon les régions de la planète, selon le document – et particulièrement différents entre les « hauts plateaux » (c'est-à-dire les régions montagneuses) et les « basses terres » (c'est-à-dire les plaines), et encore différents entre les tropiques et les pôles.
Sous les tropiques, il existe un « décalage diurne » très net, ce qui signifie que les vents se produisent selon des schémas très différents selon qu'il fait jour ou nuit sur leur partie de la planète. À midi, les vents soufflent vers le haut (appelés « anabatiques » dans le jargon technique) en raison du réchauffement du sol en dessous d'eux qui le pousse vers le haut. Cependant, la nuit, ce processus s'inverse car le refroidissement IR des surfaces provoque un refroidissement de l'air, provoquant des vents descendants appelés « catabatiques ».
Ces processus ont un effet direct sur la température de surface, car les vents catabatiques provoquent la compression de l'air descendant, le réchauffant ainsi et neutralisant le refroidissement IR de la surface dans un processus appelé réchauffement adiabatique. Essentiellement, les vents dans les montagnes maintiennent la température stable, avec une variation de moins de 1 degré Kelvin entre le cycle nocturne et le cycle diurne. Comparez cela à une oscillation d'environ 4 degrés Kelvin pour les « basses terres » qui n'ont pas le même effet de refroidissement.
Plus près des pôles, cette dynamique change, avec des vents constamment en flux catabatique, ce qui compense à nouveau le refroidissement infrarouge constant de cette planète à ces latitudes. Étant donné que les futures missions, comme Envision et Veritas, auront les yeux rivés sur les pôles, il est bon de comprendre ces processus avant leur arrivée.
Une autre sonde, DaVINCI, devrait atterrir sur la surface vénusienne pour la première fois depuis des décennies. La descente prévue aura lieu dans une région appelée Alpha Regio, un plateau montagneux proche de l'équateur, qui serait soumis à des variations de température plus modérées que certaines des basses terres environnantes. Mais les sondes DaVINCI seront-elles détruites par la poussière flottante ? Très probablement : selon les calculs des chercheurs, 45 % des terres d'Alpha Regio sont soumises à des forces de vent suffisantes pour soulever du « sable fin » d'une taille de particules de 75 µm. Cela placerait la zone d'atterrissage prévue de DaVINCI directement sur la trajectoire d'une tempête de particules fines en cours, qui pourrait varier en fonction de l'heure de la journée à laquelle elle arrive.
Tout ce travail a été motivé par une nouvelle simulation « régionale » de la planète qui a divisé ces zones individuelles en modèles météorologiques calculables, plutôt que d'essayer de modéliser la surface entière comme un seul bloc. Mais cela ne signifie pas que ce travail ne peut pas encore être amélioré : les auteurs mentionnent l'ajout de différentes caractéristiques thermiques à différentes parties de la surface en fonction de leur albédo et de leur inertie thermique ou la prise en compte de la valeur d'absorption thermique du CO.2qui prédomine dans l'atmosphère de Vénus, à différentes températures.
Mais les auteurs de l'article et d'autres chercheurs qui étudient l'atmosphère de Vénus ont encore du temps avant que le nouveau lot de sondes n'arrive sur la deuxième planète. Au moins, lorsqu'ils le feront, ils auront une meilleure idée de ce qui pourrait être à l'origine de certaines des caractéristiques qu'ils ont trouvées.
