Paléoclimats martiens
Sur Terre, le forage des calottes polaires a permis de retrouver la trace des variations des climats sur 400 000 ans avec une grande précision, et d'établir leur relation avec les variations de l'insolation à sa surface résultant des perturbations planétaires (Petit et al., Nature, 399, 429, (1999)). Sur Mars, il est encore impossible d'effectuer un forage des calottes polaires comme cela a pu être fait récemment sur Terre. Cependant, les images des crevasses des calottes polaires martiennes prises par la sonde Mars Global Surveyor présentent une résolution suffisante pour permettre pour la première fois d'établir une corrélation entre les variations de l'insolation à la surface de Mars et les stratifications observées de ses calottes polaires.
Depuis que les premières images des sondes Viking ont mis en évidence les stratifications des calottes polaires martiennes, les astronomes ont supposé que ces couches résultent des variations climatiques à la surface de la planète, mais la qualité des mesures anciennes n'était pas suffisante pour pouvoir établir une relation précise entre les données et les calculs des variations d'insolation à la surface de Mars. Les mécanismes régissant l'accumulation de ces calottes sont aussi très incertains, et plusieurs ordres de grandeur subsistaient dans les temps estimés de l'accumulation de ces couches. Les images à haute résolution de la sonde Mars Global Surveyor ont maintenant une résolution suffisante pour permettre une étude détaillée de ces couches (Figure1).
|
|
Figure 1. Image de la calotte
polaire nord de Mars prise par la caméra à
grand champ de Mars Orbital Camera (
MOC). Les crevasses présentes dans les
calottes polaires montrent une stratification avec des
bandes claires et des bandes plus sombres visibles sur
les images de la caméra à haute
résolution. Ici l'image M00-2100 prise le 13 avril
1999. L'origine précise de ces stratifications est
encore incertaine mais il est fort probable qu'elles
résultent des fortes variations climatiques
à la surface de Mars, les couches sombres
correspondant à des couches où la
densité des poussières est plus
importante. |
Comme pour la Terre, les perturbations planétaires
induisent des variations à longue période des
paramètres de l'orbite et de l'orientation de l'axe
(obliquité) de Mars. Sur Terre, les variations de
l'obliquité sont de seulement 1,3 degré autour de la
valeur moyenne de 23,3 degrés, mais cette variation est
suffisante pour induire des variations de l'insolation à la
surface de la Terre dans les hautes latitudes en été
qui sont à l'origine du déclenchement des
périodes glaciaires du quaternaire. C'est la théorie
de Milankovitch des climats. Pour Mars, les variations de l'orbite
et de l'orientation de la planète sont beaucoup plus
importantes (Figure 2). L'équipe de l'Institut de
Mécanique Céleste (Observatoire de Paris), en
collaboration avec un chercheur de Brown University, a pour la
première fois établi une corrélation entre
les variations observées de la luminosité des
couches des calottes polaires martiennes, et les variations de
l'insolation à la surface de la planète
résultant des perturbations planétaires. Ces
résultats permettent de proposer que les 250 m les plus
récents de cette calotte se sont accumulés en 500
000 ans, ce qui correspond à un taux de déposition
moyen de 0,05 cm/an.
|
|
Figure 2. Variations de l'obliquité (angle entre le plan de l'orbite et le plan de l'équateur), de l'excentricité et de l'insolation au pôle nord de Mars en été, calculées sur 10 millions d'années dans le passé. Ces variations résultent des perturbations gravitationnelles exercées par les autres planètes du Système solaire. |
L'équipe
Les chercheurs qui ont mené cette étude sont Jacques Laskar , Benjamin Levrard (Observatoire de Paris, France), John Mustard (Brown University, USA).
Référence:
J. Laskar, B. Levrard, J. Mustard, " Orbital forcing of the
martian layered deposits", Nature, 26 septembre 2002
Contact
Jacques Laskar (Observatoire de Paris, IMCCE)