Emplacement des aurores sur Mars. Crédit image: ESA Cliquez pour agrandir
Des aurores similaires aux aurores boréales de la Terre semblent être courantes sur Mars, selon des physiciens de l'Université de Californie à Berkeley, qui ont analysé pour six ans les données du Mars Global Surveyor.
La découverte de centaines d'aurores au cours des six dernières années est une surprise, car Mars n'a pas le champ magnétique mondial qui, sur Terre, est la source des aurores boréales et des aurores antipodales.
tracé des 13 000 événements auroraux sur Mars
Selon les physiciens, les aurores sur Mars ne sont pas dues à un champ magnétique planétaire, mais sont plutôt associées à des plaques de champ magnétique puissant dans la croûte, principalement dans l'hémisphère sud. Et ils ne sont probablement pas aussi colorés non plus, selon les chercheurs: les électrons énergétiques qui interagissent avec les molécules de l'atmosphère pour produire la lueur ne génèrent probablement que de la lumière ultraviolette - pas les rouges, les verts et les bleus de la Terre.
"Le fait que nous voyons des aurores aussi souvent que nous est incroyable", a déclaré le physicien de l'UC Berkeley, David A. Brain, auteur principal d'un article sur la découverte récemment accepté par la revue Geophysical Research Letters. "La découverte des aurores sur Mars nous apprend quelque chose sur comment et pourquoi elles se produisent ailleurs dans le système solaire, y compris sur Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune."
Brain et Jasper S. Halekas, tous deux assistants physiciens de la recherche au Laboratoire des sciences spatiales de l'UC Berkeley, ainsi que leurs collègues de l'UC Berkeley, de l'Université du Michigan, du Goddard Space Flight Center de la NASA et de l'Université de Toulouse en France, ont également rapporté leurs résultats dans un affiche présentée le vendredi 9 décembre lors de la réunion de l'American Geophysical Union à San Francisco.
L'année dernière, le vaisseau spatial européen Mars Express a détecté pour la première fois un flash de lumière ultraviolette du côté nocturne de Mars et une équipe internationale d'astronomes l'a identifié comme un flash auroral dans le numéro de Nature du 9 juin 2005. En entendant la découverte, les chercheurs d'UC Berkeley se sont tournés vers les données du Mars Global Surveyor pour voir si un ensemble d'instruments à bord d'UC Berkeley - un magnétomètre-réflectomètre électronique - avait détecté d'autres preuves d'aurores. Le vaisseau spatial est en orbite autour de Mars depuis septembre 1997 et depuis 1999 cartographie depuis une altitude de 400 kilomètres (250 miles) la surface martienne et les champs magnétiques de Mars. Il se trouve sur une orbite polaire qui le maintient toujours à 2 heures du matin lorsqu'il se trouve du côté nuit de la planète.
Moins d'une heure après avoir fouillé les données, Brain et Halekas ont découvert des preuves d'un flash auroral - un pic dans le spectre d'énergie électronique identique aux pics observés dans les spectres de l'atmosphère terrestre pendant une aurore. Depuis lors, ils ont examiné plus de 6 millions d'enregistrements par le réflectomètre électronique et trouvé parmi les données quelque 13 000 signaux avec un pic d'électrons indiquant une aurore. Selon Brain, cela pourrait représenter des centaines d'événements auroraux nocturnes comme le flash vu par le Mars Express.
Lorsque les deux physiciens ont localisé la position de chaque observation, les aurores ont coïncidé précisément avec les marges des zones magnétisées sur la surface martienne. La même équipe, dirigée par les co-auteurs Mario H. Acu? A du Goddard Space Flight Center de la NASA et Robert Lin, professeur de physique à UC Berkeley et directeur du Space Sciences Laboratory, a cartographié de manière approfondie ces champs magnétiques de surface à l'aide du magnétomètre / réflectomètre à bord du Mars Global Surveyor. Tout comme les aurores terrestres se produisent là où les lignes de champ magnétique plongent dans la surface aux pôles nord et sud, les aurores de Mars se trouvent aux frontières de zones magnétisées où les lignes de champ sont verticales dans la croûte.
Jusqu'à présent, sur les 13 000 observations aurorales, les plus importantes semblent coïncider avec une augmentation de l'activité du vent solaire.
"Le flash vu par Mars Express semble être à l'extrémité brillante des énergies qui sont possibles", a déclaré Halekas. "Tout comme sur Terre, la météo spatiale et les tempêtes solaires ont tendance à rendre les aurores lumineuses et plus fortes."
Représentation des champs magnétiques de surface sur Mars
Les aurores de la Terre sont causées lorsque des particules chargées du soleil claquent dans le champ magnétique protecteur de la planète et, au lieu de pénétrer vers le sol, sont détournées le long des lignes de champ vers le pôle, où elles se dirigent vers le bas et entrent en collision avec des atomes dans l'atmosphère pour créer un ovale de lumière autour de chaque pôle. Les électrons sont une grande proportion des particules chargées, et l'activité aurorale est associée à un processus physique encore inconnu qui accélère les électrons, produisant un pic révélateur dans le spectre des énergies électroniques.
Le processus sur Mars est probablement similaire, a déclaré Lin, dans la mesure où les particules de vent solaire sont canalisées vers le côté nuit de Mars où elles interagissent avec les lignes de champ crustal. La lumière ultraviolette est produite lorsque les particules frappent les molécules de dioxyde de carbone.
"Les observations suggèrent qu'un processus d'accélération se produit comme sur Terre", a-t-il déclaré. "Quelque chose a pris les électrons et leur a donné un coup de pied."
Qu'est-ce que ce "quelque chose" reste un mystère, bien que Lin et ses collègues de l'UC Berkeley se penchent vers un processus appelé reconnexion magnétique, où le champ magnétique voyageant avec les particules du vent solaire se brise et se reconnecte avec le champ crustal. Les lignes de champ de reconnexion pourraient être ce qui propulse les particules vers des énergies plus élevées.
Les champs magnétiques de surface, a déclaré Brain, sont produits par des roches hautement magnétisées qui se produisent dans des parcelles pouvant atteindre 1000 kilomètres de large et 10 kilomètres de profondeur. Ces patchs conservent probablement le magnétisme à partir de quand Mars avait un champ global d'une manière similaire à ce qui se produit quand une aiguille est caressée avec un aimant, induisant une aimantation qui reste même après le retrait de l'aimant. Lorsque le champ mondial de Mars s'est éteint il y a des milliards d'années, le vent solaire a réussi à dépouiller l'atmosphère. Seuls les forts champs crustaux sont toujours là pour protéger des parties de la surface.
"Nous les appelons des mini-magnétosphères, car elles sont assez fortes pour résister au vent solaire", a déclaré Lin, notant que les champs s'étendent jusqu'à 1 300 kilomètres au-dessus de la surface. Néanmoins, le champ magnétique martien le plus puissant est 50 fois plus faible que le champ à la surface de la Terre. Il est difficile d'expliquer comment ces champs peuvent canaliser et accélérer le vent solaire suffisamment efficacement pour générer une aurore, a-t-il déclaré.
Brain, Halekas, Lin et leurs collègues espèrent exploiter les données de Mars Global Surveyor pour plus d'informations sur les aurores et peut-être se joindre à l'équipe européenne exploitant le Mars Express pour obtenir des données complémentaires sur les flashs qui pourraient résoudre le mystère de leur origine.
«Mars Global Surveyor a été conçu pour une durée de vie de 685 jours, mais il est très précieux depuis plus de six ans maintenant, et nous obtenons toujours d'excellents résultats», a observé Lin.
Le travail a été soutenu par la NASA. Les co-auteurs avec Brain, Halekas, Lin et Acu? A sont Laura M. Peticolas, Janet G. Luhmann, David L. Mitchell et Greg T. Delory du Laboratoire des sciences spatiales de UC Berkeley; Steve W. Bougher de l'Université du Michigan; et Henri R? me du Centre d'Etude Spatiale des Rayonnements de Toulouse.
Source d'origine: communiqué de presse de UC Berkeley
