Qu'est-ce qu'une rivière atmosphérique ?
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Les rivières atmosphériques sont des phénomènes météorologiques ayant régulièrement fait la une ces dernières années. Que faut-il savoir à leur sujet ?
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Mars, un exemple édifiant de changement climatique extrême
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Envoyer une mission habitée sur Mars constitue l’un des grands objectifs de la conquête spatiale. Partageant de nombreuses similitudes avec la Terre, la planète rouge pourrait - selon certains - servir d’échappatoire au réchauffement climatique terrestre qui ne cesse de s’intensifier.
Cependant, la quatrième planète du Système solaire semble elle aussi en proie à un réchauffement climatique particulièrement dévastateur.
Alors, Mars est-il réellement victime d’un réchauffement climatique ? Quelles enseignements devons-nous en tirer ? Explications.
Que faut-il savoir sur la planète Mars ?
Les principales caractéristiques de Mars
Mars est la quatrième planète du Système solaire et est l’une des quatre planètes telluriques avec Mercure, Vénus et la Terre - une planète solide, principalement composée de roches et de métaux. Selon les connaissances actuelles, elle :
- possède deux satellites naturels (Phobos et Deimos) ;
- est l’objet le plus brillant du ciel nocturne après Vénus ;
- est âgée de 4,5 milliards d’années.
Sa surface est composée de roches volcaniques, de cratères, de déserts de sable, de champs de dunes ou encore de failles. Autant de vestiges d’un passé marqué par une riche activité volcanique, de cours d’eau, d’impact de météorites et d’érosion causée par le vent.
“ La planète Mars est également plus froide - la température moyenne à sa surface étant de - 63 °C contre + 15 °C sur Terre. Ses pôles sont recouverts de calottes glaciaires composées de glace d’eau et de glace de gaz carbonique. Le pôle Sud est le plus froid, car le plus élevé. ”
Son surnom de « Planète rouge » est lié à sa couleur rouge caractéristique, provoquée par la présence d’oxyde de fer sur son sol. Allant à plus de 200 km/h, le vent soulève des poussières qui absorbent et diffusent la lumière solaire, donnant à l’atmosphère une teinte rosée. Un effet accentué par la distance, puisque la planète a en réalité une teinte de couleur brune.
100 fois moins dense que la Terre, l’atmosphère martienne est composée de :
- 96 % de dioxyde de carbone (CO2) ;
- 2 % d’argon (Ar) ;
- 1,9 % d’azote (N2) ;
- 0,1 % d’oxygène, de monoxyde de carbone, de vapeur d’eau et d’autres gaz.
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De fortes similitudes avec la Terre
La planétologie - à savoir l’étude scientifique des planètes - a permis aux chercheurs de transposer des modèles climatiques de la Terre à d’autres planètes. Ce faisant, ils se sont rendu compte que la composition de Mars est particulièrement similaire à celle de la Terre.
Tout comme notre planète, Mars :
- est une planète tellurique ;
- a des journées appelées « sol » d’une durée de 24 h 37 minutes ;
- a un axe de rotation incliné à 25 °C ;
- est régi par des saisons.
“ La planète Mars est sept fois moins volumineuse que la Terre. ”
Une planète inhabitable à l’heure actuelle
Ces nombreuses ressemblances entre les deux planètes encouragent les scientifiques à rêver d’un exil sur Mars pour échapper au réchauffement climatique terrestre. Cependant, bien que les chercheurs y suspectent l’existence passée d’une activité biologique - il y a de ça des milliards d’années - Mars ne semble aujourd’hui pas habitable aujourd’hui.
Plusieurs problématiques :
- les températures restent particulièrement basses (+ 22 °C au maximum la journée et - 73 °C au minimum la nuit - le record étant de - 140 °C) ne permettant pas la création d’eau liquide à la surface. Mars est une planète extrêmement froide et aride ;
- l’absence de pesanteur pourrait provoquer l’atrophie des muscles ;
- l’air est irrespirable - étant majoritairement composé de CO2 et non d’oxygène ;
- l’atmosphère est très fine, ne protégeant pas des radiations solaires et ne conservant pas la chaleur à la surface - la pression atmosphérique est 100 fois moins grande que sur Terre.
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Comment le changement climatique extrême s’est-il manifesté sur Mars ?
Les avancées scientifiques sont telles qu’elles permettent de se rendre directement sur Mars à l’aide de sondes spatiales, pour récolter des indices sur le climat martien. Et ces derniers nous conduisent à des conclusions surprenantes. Autrefois, la Planète rouge bénéficiait bel et bien d’un climat doux et humide.
Mais comment est-on passé d’un extrême à un autre ?
Le climat martien était autrefois doux et humide
Aujourd’hui, Mars est une planète aride composée d'immenses structures géologiques. Fort heureusement, du fait de sa composition, la planète n’est pas soumise à la tectonique des plaques. Ceci permet en effet de préserver les nombreux indices présents à sa surface, lesquels datent de plusieurs milliards d’années.
Le 26 janvier 2004, le véhicule Opportunity a été déposé sur Mars où il a découvert - dans le sol et dans certaines roches - des indices pouvant confirmer la présence antérieure d’eau liquide. Une découverte validée par les analyses effectuées par le rover Curiosity en 2017 - dont l’objectif était de déterminer si les conditions étaient propices à la vie sur Mars.
“ Ce faisant, avec la Terre et Vénus, Mars compte parmi les seules planètes sur lesquelles l’eau semble avoir existé. ”
Des études estiment qu’il y a quatre milliards d’années, le climat martien pourrait avoir été propice à la vie. En cause : la présence d’océans et de lacs, deux phénomènes uniquement possibles avec une atmosphère plus épaisse - à l’image de celle de la Terre.
Dans les faits, le dégazage et l’activité volcanique auraient permis le déclenchement d’un puissant effet de serre responsable du réchauffement de l’atmosphère - la pression était alors de un bar (proche de celle de la Terre). La densité de l’atmosphère et l’effet de serre auraient ainsi donné lieu à des conditions climatiques favorables au démarrage d’un cycle de l’eau liquide.
En 2012, Curiosity a détecté la présence de molécules organiques formées par des processus géologiques ou biologiques. Une équipe de l’Institut de recherche en astrophysique et planétologie s’est intéressée aux dépôts de sel au motif hexagonal découverts dans des couches sédimentaires vieilles de 3,8 à 3,6 milliards d’années.
Il s’agissait ni plus ni moins des tous premiers témoins fossiles d’un climat martien cyclique.
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L’ère glaciaire de Mars
Cependant, ce climat doux et humide n’aurait été que de courte durée.
Selon une étude publiée dans la revue Nature Astronomy, des microbes seraient à l’origine du changement climatique survenu sur Mars - et donc de leur propre extinction. Un scénario catastrophe, pourtant similaire à ce que nous sommes en train de vivre sur Terre.
Les chercheurs révèlent que cette possible forme de vie ayant prospéré il y a 3,7 milliards d’années se nourrissait d’hydrogène et rejetait du méthane dans l’atmosphère. Or, le rejet de méthane sur Mars aurait contribué à ralentir l’effet de serre et déclenché l’ère glaciaire - contrairement à la Terre où le méthane a un pouvoir réchauffant.
Le chercheur Boris Sauterey indique :
“ Les ingrédients de la vie sont partout dans l'univers, il est donc possible que la vie apparaisse régulièrement dans celui-ci. Mais l'incapacité de la vie à maintenir des conditions habitables à la surface de la planète la fait disparaître très rapidement. Notre expérience va encore plus loin, car elle montre que même une biosphère très primitive peut avoir un effet complètement autodestructeur. ”
La diminution de l'atmosphère a entraîné dans son sillage la disparition de l’eau liquide, de la vapeur d’eau, du CO2 atmosphérique, ainsi qu’une diminution de la pression atmosphérique.
La perte du champ magnétique et de l’atmosphère martienne
Le champ magnétique est issu du noyau d’une planète, notamment de sa partie liquide composée d’un alliage de fer et de nickel. Le refroidissement du noyau génère des mouvements de convection permettant de refroidir le noyau et de réchauffer la surface de la planète (principalement via le volcanisme). C’est ce qu’on appelle l’effet dynamo.
“ En définitive, le champ magnétique d’une planète contribue à la constitution de l’atmosphère et l'empêche de s’échapper. ”
Actif durant les 500 premiers millions d’années de la planète, le champ magnétique de Mars a toujours été très faible, puis a complètement cessé d’agir. Le document intitulé « Planétologie et évolution du climat » révèle que l'atmosphère de Mars a été détruite suite à la perte de son champ magnétique de protection, elle-même causée par l’arrêt de la dynamo interne de la planète.
Le réchauffement climatique serait l’une des principales causes de ces deux pertes, avec le changement soudain de l’obliquité de la planète - passant de 45 à 25 °C - et le vent solaire.
Vers la fin de l’ère glaciaire martienne ?
Une étude menée par le Centre de recherche Ames de la NASA et l’US Geological Survey révèle que l’atmosphère martienne est actuellement en proie à un réchauffement climatique particulièrement rapide - tout comme l'atmosphère terrienne.
“ En effet, les températures moyennes relevées à la surface de la planète augmentent quatre fois plus vite que sur la Terre. Entre les années 1970 et 1990 - c’est-à-dire depuis les premiers relevés précis -, elles auraient ainsi augmenté de 0,65 °C. ”
Ce réchauffement s’illustre notamment par la diminution de la calotte polaire située au pôle Sud. Tout comme sur Terre, cette couverture blanche permet de réfléchir 85 % du rayonnement solaire (ce qu’on appelle l’effet albédo) au lieu de l’absorber et de renforcer le réchauffement climatique.
Sur Mars, un dépôt de poussière - apporté par les tempêtes - serait responsable de la diminution de la surface des calottes et par conséquent, de la hausse de la température au sol et de l’accélération de la fonte de la glace.
En outre, les chercheurs sont parvenus à démontrer que les variations de luminosité au sol augmentent les vents eux-mêmes à l’origine de la diminution de la surface des calottes.
Un véritable cercle vicieux qui se produit à l’identique sur Terre avec la fonte des glaciers. Pour résumer, les émissions de gaz à effet de serre (GES) rejetées par les activités humaines favorisent la fonte des glaciers, qui libèrent du méthane dans l’atmosphère contribuant au réchauffement de la planète - et plus particulièrement des océans.
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La Terre risque-t-elle de subir le même sort que Mars ?
L’administrateur associé du directorat des missions scientifiques de la NASA, John Grunsfeld est formel :
“ Comprendre ce qui est arrivé à l'atmosphère martienne nous apporte des connaissances sur la dynamique et l'évolution de toutes les atmosphères planétaires. ”
Pour éviter de reproduire le schéma martien et d’aggraver la situation terrestre, il convient de réduire dès maintenant les émissions de gaz à effet de serre (GES) de l’humanité.
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