Dans quelques mois, une tempête de poussière planétaire pourra recouvrir Mars, bloquant la lumière du soleil et masquant ses caractéristiques. Bien que les tempêtes de poussière locales soient assez courantes, les tempêtes de poussière mondiales sont plus rares et se produisent à des moments irréguliers qui ont jusqu'ici défié les prévisions.
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Mais en étudiant le mouvement des planètes dans le système solaire, les scientifiques disposeront peut-être d'un nouvel outil pour prévoir les futures tempêtes.
Les tempêtes de poussière globales peuvent être liées au mouvement de Mars autour du centre de gravité du système solaire. Bien que le soleil soit le résident le plus massif, le poids supplémentaire de ses satellites signifie que son noyau n'est pas le point central du système. Même le soleil doit encercler le centre de gravité du système solaire, provoquant un léger vacillement dans l'orbite de l'étoile. Ce vacillement a été provisoirement lié à ses taches solaires, mais pour la première fois, les chercheurs le lient également aux conditions météorologiques d'une planète.
James Shirley, scientifique spécialiste de l’atmosphère au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie, compare le mouvement de Jupiter et du soleil, les objets les plus volumineux du système solaire, à deux patineurs sur glace se tenant par la main alors qu’ils tournent autour de l’autre. centre de gravité. Dans le système solaire, cependant, toutes les planètes contribuent quelque peu à la débauche.
"C'est un peu une grosse danse, ce ne sont pas que deux petites danseuses sur glace", a déclaré Shirley.
Les danseurs échangent de l'énergie, même si leur énergie combinée reste constante. Shirley et ses collègues ont découvert qu'il en était de même pour Mars, qui peut gagner ou perdre de l'énergie rotative et orbitale lorsqu'elle se déplace dans le système solaire. L'énergie ajoutée à la planète peut donner le coup de pouce nécessaire pour transformer les bourrasques de poussière régionales en tempêtes planétaires pouvant durer des mois.
Les grandes tempêtes de poussière se produisent généralement durant l'été martien, et les scientifiques savaient déjà qu'il était probable que les tempêtes de poussière se propagent d'une étendue importante à l'ensemble de la planète lorsque l'été coïncidait avec l'approche la plus proche du soleil de la planète. Mais les tempêtes ne se produisent pas à chaque fois que Mars s'approche du soleil. Shirley et son équipe ont découvert que les tempêtes ne se produisent que lorsque la planète est la plus proche du centre du système solaire, pas du soleil. Les années où le cœur du système est éloigné de la planète échappent aux tempêtes de poussière mondiales. Shirley et ses collègues expliquent que la croissance explosive du niveau régional au niveau mondial pourrait être due à l'atmosphère martienne qui reçoit l'énergie de la danse du système solaire.
Mark Lemmon, scientifique planétaire étudiant les atmosphères à la Texas A & M University, fournit ce qu'il appelle une analogie imparfaite, celle de soustraire le tapis à quelqu'un. Si la planète reçoit plus d’énergie, ce qui entraîne une rotation plus rapide de la surface, l’atmosphère peut faire l’inverse et ralentir, tout comme une personne qui marche sur un tapis s’arrête quand on le retire rapidement. L'inverse est également vrai; si la surface ralentit, l'atmosphère peut tourner plus vite. L'énergie relative supplémentaire entre les deux peut suffire à provoquer la fusion des tempêtes régionales dans une monstruosité mondiale.
Lemmon, qui n'a pas participé aux recherches en cours, compare les tempêtes de poussière qui en résultent à l'échelle de la planète à la position debout sous le vent d'un grand feu de forêt, avec une traînée de fumée bloquant le soleil. Les rafales seraient petites par rapport aux normes terrestres, environ 22 milles à l'heure, assez durs pour jeter la poussière en l'air. La lumière parviendrait toujours à traverser, mais le soleil lui-même serait caché.
"Ce serait incroyablement flou", dit-il. "Les traits d'horizon lointains disparaîtraient dans la poussière."
Hubble a capturé ces images de Mars avant (à gauche) et pendant (à droite) une tempête de poussière sur toute la planète sur Mars. Ces tempêtes anéantissent les caractéristiques de la planète et durent des semaines, voire des mois. (NASA) Même si les rovers sur le terrain ne seraient pas en mesure de faire la différence entre une tempête locale et une tempête mondiale, Lemmon dit qu'ils pourraient rassembler des données susceptibles d'aider les scientifiques à mieux comprendre le climat martien. Le rover Opportunity de la NASA, ainsi que son jumeau aujourd'hui disparu, ont déjà connu une tempête mondiale en 2007. Parce qu'ils utilisent l'énergie solaire, les ingénieurs de la Terre surveillent de près leur consommation d'énergie.
Selon Lemmon, alors que les vents avaient balayé les panneaux solaires de Spirit juste avant la tempête, lui permettant de fonctionner plus ou moins normalement, Opportunity a connu des jours calmes ne réalisant ni science ni communication avec la Terre afin d'économiser de l'énergie. Le rover Curiosity de la NASA, qui repose sur l’énergie nucléaire, devrait pouvoir faire face aux tempêtes de plusieurs mois à venir.
Malgré les prévisions, l'emplacement de la poussière martienne pourrait entraver la tempête. Une des raisons pour lesquelles les tempêtes de poussière mondiales se produisent de manière irrégulière peut-être parce que les tempêtes précédentes ont dispersé la poussière dans des endroits où les vents ne la captent pas. Dans ce cas, la tempête prévue pourrait être un raté.
"La répartition de la poussière à la surface est un joker", a déclaré Shirley.
Alors que le premier article de Shirley dans la série, qui prédit la prochaine tempête, a été publié dans la revue à comité de lecture Icarus, son deuxième article, qui calcule l’impact de la danse du système solaire, est toujours en cours de soumission. Il prévient qu'il n'a pas encore été soumis à l'examen par les pairs qui aide les scientifiques à structurer et à affiner leurs recherches.
Si la tempête promise ne se produit pas cette année, les scientifiques en demandent une autre, peut-être même plus puissante, en 2018, lorsque la saison des tempêtes de poussière s'alignera à nouveau avec le centre du système solaire. Cette tempête devrait être 30 à 40% plus grande que prévu cette année. Si aucune des deux années ne connaît de tempête de poussière, Shirley dit qu'elle reviendra à la planche à dessin. Néanmoins, même une prédiction ratée aidera les scientifiques à mieux comprendre ce qui se passe dans l’atmosphère martienne.
"La science avance en échouant parfois", dit-il.
