La planète Vénus, recouverte en permanence d’une épaisse couche de nuages d’acide sulfurique, est le siège d’une circulation complexe et d’une intense photochimie dont les mécanismes —en particulier le cycle du soufre - sont encore mal compris. Depuis 2006, la mission Vénus Express, en orbite autour de la planète, étudie l’atmosphère de Vénus, sa circulation et sa photochimie, pour tenter de répondre à ces questions. En parallèle, l’observation du disque de Vénus depuis la Terre, à des longueurs d’onde caractéristiques de différentes espèces moléculaires, fournit une information complémentaire de cette approche.

Figure 1 : Cartes de l’abondance de HDO au niveau des nuages, obtenues à partir du rapport de profondeur de deux raies voisines de HDO et CO2, de faible intensité. A gauche : 10 Janvier 2012 ; à droite : 12 janvier 2012. Avec l’hypothèse d’un rapport D/H égal à 200 fois la valeur terrestre (mesuré par Vénus Express), le rapport de mélange moyen de H2O est de 1.5 10-6, en accord avec les mesures de Vénus Express. Cliquer sur l’image pour l’agrandir

En janvier 2012, des observations infrarouges de Vénus ont été réalisées avec le spectro-imageur TEXES (Texas Echelon cross-Echelle Spectrograph) monté sur le télescope de 3m de l’IRTF (InfraRed Telescope Facility) de la NASA à Mauna Kea Observatory (Hawaii). Les spectres, obtenus à 7.3-7.4 mm avec un pouvoir de résolution de 80000, sondent l’atmosphère de Vénus au niveau des nuages. Des cartes de l’abondance de la vapeur d’eau (mesurée par son traceur HDO) et du dioxyde de soufre SO2 ont été enregistrées pendant trois nuits successives. Les abondances sont mesurées respectivement à partir du rapport de profondeur des raies de HDO et SO2 comparées à celle de petites raies voisines de CO2, le constituant atmosphérique majoritaire. H2O et SO2 sont les deux éléments clés qui interviennent dans la condensation et la sublimation de l’acide sulfurique qui constitue les nuages. Fait surprenant, les cartes des deux constituants présentent des différences spectaculaires. Alors que la carte de H2O, globalement uniforme, varie peu sur une échelle de 48 heures (Figure 1), la carte de SO2 (Figure 2) présente des variations spatiales allant jusqu’à un facteur 10, et de très fortes variations temporelles sur une échelle de 24 heures. Ces variations ne peuvent pas être attribuées à des mouvements dynamiques car ceux-ci impliqueraient, au niveau des nuages, des vents très rapides, incompatibles avec les vitesses mesurées par Vénus Express. Plus vraisemblablement, les variations de l’abondance de SO2 sont liées à la très courte durée de vie photochimique de SO2. Sous la couche nuageuse, l’atmosphère de Vénus est animée de forts mouvements convectifs. De petites bulles convectives de SO2 formées au niveau des nuages pourraient disparaître en moins d’une journée et être à l’origine des cartes observées.

Figure 2 : Cartes de l’abondance de SO2 sur Vénus au niveau des nuages pendant trois nuits consécutives (10, 11 et 12 Janvier 2012), obtenues à partir du rapport de profondeur de deux raies voisines de SO2 et CO2, de faible intensité. Le rapport de mélange maximum de SO2 varie de 75 10-9 le 10 Janvier à 125 10-9 le 11 Janvier, avec une valeur intermédiaire le 12 Janvier. Ces valeurs sont compatibles avec les résultats de Vénus Express. Cliquer sur l’image pour l’agrandir

----
Référence HDO and SO2 thermal mapping on Venus : evidence for strong SO2 variability, T. Encrenaz, T.K. Greathouse, H. Roe, M. Richter, J. Lacy, B. Bézard, T. Fouchet, T. Widemann, Astron. Astrophys. 543, A153(2012) Contact Thérèse Encrenaz (Observatoire de Paris-LESIA, CNRS) Thierry Fouchet (Observatoire de Paris-LESIA, CNRS) Bruno Bézard (Observatoire de Paris-LESIA, CNRS) Thomas Widemann (Observatoire de Paris-LESIA, CNRS)

Contact Thérèse Encrenaz (Observatoire de Paris-LESIA, CNRS) Thierry Fouchet (Observatoire de Paris-LESIA, CNRS) Bruno Bézard (Observatoire de Paris-LESIA, CNRS) Thomas Widemann (Observatoire de Paris-LESIA, CNRS)

Dernière modification le 22 février 2013

Planet Venus, permanently covered with a thick cloud deck of sulfuric acid, exhibits a complex atmospheric circulation and strong photochemical activity, with processes — like the sulfur cycle - which are not fully understood presently. Since 2006, the Venus Express spacecraft, in orbit around the planet, monitors its atmosphere, its circulation and photochemistry in order to bring answers to these questions. In parallel, ground-based observations of the Venus disk, at specific wavelengths characteristic of various atmospheric species, can bring complementary information.

Figure 1 : Cartes de l’abondance de HDO au niveau des nuages, obtenues à partir du rapport de profondeur de deux raies voisines de HDO et CO2, de faible intensité. A gauche : 10 Janvier 2012 ; à droite : 12 janvier 2012. Avec l’hypothèse d’un rapport D/H égal à 200 fois la valeur terrestre (mesuré par Vénus Express), le rapport de mélange moyen de H2O est de 1.5 10-6, en accord avec les mesures de Vénus Express. Cliquer sur l’image pour l’agrandir

In January 2012, infrared observations of Venus were recorded with the TEXES imaging spectrometer (Texas Echelon cross-Echelle Spectrograph) at the NASA IRTF (InfraRed Telescope Facility) at Mauna Kea Observatory (Hawaii). The spectra recorded at 7.3-7.4 mm with a resolving power of 80000 probe the atmosphere of Venus at the level of the cloudtop. Maps of the water vapor abundance (measured through its proxy HDO) and the sulfur dioxyde SO2 have been measured during three successive nights. The abundances are measured from the line depth ratio of HDO and SO2 versus CO2, the major atmospheric component. H2O and SO2 are the two key elements involved in the condensation and saturation of the sulfuric acid present in the clouds. Surprisingly, the maps of the two components show spectacular differences. While the H2O map (Fig. 1), globally uniform, shows little variation on a timescale of 48 hours, the SO2 map (Fig. 2) shows local variations up to a factor 10 and very strong temporal variations on a timescale of 24 hours. These variations cannot be due to dynamical motions as they would imply very fast winds at the cloud level, not compatible with the wind speeds measured by Venus Express. More likely, the SO2 variations are due to the very short photochemical lifetime of sulfur dioxyde. Below the clouds, the atmosphere of Venus is strongly convective. Small SO2 convective cells, formed at the cloud level, could disappear in less than a day and be responsible for the observed maps.

Figure 2 : Cartes de l’abondance de SO2 sur Vénus au niveau des nuages pendant trois nuits consécutives (10, 11 et 12 Janvier 2012), obtenues à partir du rapport de profondeur de deux raies voisines de SO2 et CO2, de faible intensité. Le rapport de mélange maximum de SO2 varie de 75 10-9 le 10 Janvier à 125 10-9 le 11 Janvier, avec une valeur intermédiaire le 12 Janvier. Ces valeurs sont compatibles avec les résultats de Vénus Express. Cliquer sur l’image pour l’agrandir

Reference HDO and SO2 thermal mapping on Venus : evidence for strong SO2 variability, T. Encrenaz, T.K. Greathouse, H. Roe, M. Richter, J. Lacy, B. Bézard, T. Fouchet, T. Widemann, Astron. Astrophys. 543, A153(2012) Contact Thérèse Encrenaz (Observatoire de Paris-LESIA, CNRS) Thierry Fouchet (Observatoire de Paris-LESIA, CNRS) Bruno Bézard (Observatoire de Paris-LESIA, CNRS) Thomas Widemann (Observatoire de Paris-LESIA, CNRS)

Contact Thérèse Encrenaz (Observatoire de Paris-LESIA, CNRS) Thierry Fouchet (Observatoire de Paris-LESIA, CNRS) Bruno Bézard (Observatoire de Paris-LESIA, CNRS) Thomas Widemann (Observatoire de Paris-LESIA, CNRS)

Dernière modification le 4 mars 2013