L’émergence de l’un des nuages les plus étranges de Mars pourrait s’appuyer sur une physique inhabituelle.
Le nuage en forme de ruban de la planète rouge – qui s'étend aussi longtemps que quatre Grand Canyons mis bout à bout – peut se former sans un grain de matière première pour l'ensemencer, rapportent des chercheurs le 7 octobre dans Géosciences naturelles. On pensait que cette manière de former des nuages, appelée nucléation homogène, était possible sur le papier mais ne se produisait pas naturellement.
De minuscules particules telles que de la poussière ou du sel flottant dans l’air génèrent des nuages typiques de la Terre. Mais cette physique des nuages ne semble pas s’appliquer au nuage allongé d’Arsia Mons. Au-delà de sa longueur impressionnante, cette bande de glace d'eau est remarquablement constante, se formant quotidiennement au même endroit à environ 45 kilomètres de hauteur sur la pente d'un volcan martien pendant plusieurs mois chaque année.
L'équipe a essayé et essayé mais n'a pas pu reproduire la formation du nuage, y compris sa longue queue et son cycle cohérent, avec des modèles informatiques employant la physique standard des nuages, explique François Forget, astrophysicien au Laboratoire de Météorologie Dynamique, ou LMD, à Paris.
La poussière ne manque pas sur Mars. Le problème est que dans la fine atmosphère martienne, peu de particules de poussière formant des nuages restent en suspension. Au lieu de cela, ils s'agglutinent probablement et finissent par tomber, explique le physicien planétaire Jorge Hernández-Bernal, qui a effectué le travail au LMD. Cela laisse la formation de nuages sans graines comme explication la plus convaincante, dit-il.
Le modèle de l'équipe suggère que le panache accrocheur se forme lorsque l'air circulant à travers le volcan déclenche une élévation rapide d'une parcelle d'air humide. La diminution de la pression à cette altitude permet à la parcelle d’air de se dilater, la refroidissant rapidement.
L'air nouvellement refroidi contient désormais 100 000 fois plus d'humidité qu'il ne peut en contenir, suggère le modèle de l'équipe. Cet excès d’humidité subit une nucléation homogène, formant rapidement des cristaux de glace plus stables. Les vents balayent le nuage en formation vers l'extérieur, créant sa longue forme distinctive.
Bien que le modèle ne corresponde pas parfaitement aux observations satellitaires, il montre comment le phénomène qui conduit à la poche d'air froid se reproduit jour après jour, tout comme le fait le vrai nuage.
L'étude était surprenante car « la nucléation homogène est généralement traitée dans notre domaine comme un concept théorique », explique Samuel Atwood, un scientifique atmosphérique et planétaire à l'Université du Maryland, dans le comté de Baltimore et au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland, qui n'était pas associé à l'étude.
« C'est une histoire assez convaincante qu'ils racontent avec le modèle, mais ce n'est qu'un point de vue ou une perspective », dit Atwood, ajoutant que les mesures futures appuyant les conclusions de l'équipe fourniront plus de certitude. Hernández-Bernal dit qu'il envisage de valider l'étude en testant des explications alternatives.
Même au-delà de Mars, l’étude donne matière à réflexion. Des études antérieures ont suggéré que sur Terre, la fumée des météores fournit des particules nécessaires à la formation de nuages dans une couche supérieure de l'atmosphère appelée mésosphère, bien que quelques études suggèrent qu'une nucléation homogène pourrait en être responsable. Maintenant que les scientifiques proposent une nucléation homogène sur Mars, dit Hernández-Bernal, « il y aura peut-être un intérêt accru pour étudier cette question sur Terre ».