MARS

SymboleSymbole Mars
Découvreur / Date de découverteInconnu / Antiquité
Rayon(équatorial)3 402,45 km (0,533 Terre)
Masse6,4185×1023 kg (0,107 Terre)
Période de rotation (jour sidéral)1,025957 jours (24,622 962 h)
Période de révolution686,9601 jours (1,8808 an)
Aphélie249 228 730 km (1,665 991 ua)
Périhélie206 644 545 km (1,381 333 ua)
Température moyenne (surface)210°K = – 63°C
Satellites connus2 : Phobos et Déimos

Quatrième et dernière des planètes telluriques du système solaire

La période de rotation propre de Mars est de 24 h 37 min, suffisamment rapide pour induire un aplatissement aux pôles de 0,5 %. Son orbite est peu inclinée sur l ‘écliptique (1,8°), mais nettement elliptique (excentricité de 0,093). Cet écart à une trajectoire purement circulaire, précisément observé par l’astronome danois Tycho Brahe, a permis à l’astronome allemand Johannes Kepler d’énoncer au début du XVIIe siècle les trois lois décrivant le mouvement des planètes autour du Soleil. 

Il rendait ainsi caduc le système de l’astronome alexandrin Ptolémée, vieux de plus d’un millénaire, qui expliquait approximativement le mouvement des planètes par de multiples compositions d’orbites circulaires emboîtées. 

Le demi-grand axe de l’orbite de Mars vaut 1,52 UA (227,9 millions de km). Au cours d’une révolution synodique (779,9 j), la distance Terre-Mars varie fortement, entre 56 et 400 millions de km. Mars est observable, dans les meilleures conditions, à l’opposition (lorsque le Soleil, la Terre et Mars sont approximativement alignés) ; on peut alors distinguer dans un petit télescope les variations de couleur du disque planétaire, à dominante rouge, ainsi qu’une des calottes polaires.


L’exploration spatiale

Ce sont les sondes nord-américaines Viking 1 et 2 qui, en 1976, nous ont le plus appris sur la planète Mars. Auparavant, les missions américaines Mariner 4 (1964), 6, 7 (1969) et 9 (1971) ou soviétiques Mars 2, 3 (1971) et 4 à 7 (1973) ont essentiellement fourni une cartographie détaillée. Les sondes Viking déposèrent chacune une station automatique permettant l’analyse in situ : sondage du profil atmosphérique lors de la descente ; prospection du sol, mesures chimiques et météorologiques sur les sites. 

En fait, la conquête martienne est semée de nombreux échecs. Deux sondes soviétiques (Phobos 1 et 2) et une américaine (Mars Observer) furent perdues au cours des années 1980 et 1990 ; une sonde russe (Mars 96, avec une très forte participation américaine) fut également perdue, en 1996. Plus récemment, la perte des deux dernières sondes martiennes de la NASA, Mars Climate Orbiter et Mars Polar Lander, disparues fin 1999, contraignent l’agence américaine à revoir son programme d’étude de la planète. Une mission de retour d’échantillons martiens, à laquelle collaboreront Américains et Français, initialement prévue pour 2005, est ainsi repoussée à 2007. 

En décembre 1996, la NASA a envoyé sur Mars la sonde Pathfinder qui est arrivée sur la planète rouge en juillet 1997, munie du robot Sojourner. Outre les photos envoyées par la sonde, grâce aux caméras et à l’efficacité inespérée de son petit robot surnommé Rocky, les analyses ont confirmé la présence d’eau sur Mars il y a 3,8 milliards d’années sans pouvoir démontrer pour autant la présence de vie sur cette boule de rouille. La présence de silice en grande quantité dans la roche volcanique (andésite) dénoterait une très forte température à l’intérieur de la planète. Quant au climat, les mesures révèlent des températures extrêmement froides de l’ordre de -76° la nuit pour – 10° le jour.

La “vie” sur Mars

Canaux et petits bonshommes verts ont vécu. Les premiers relèvent d’observations de qualité insuffisante, les seconds d’un besoin de rêver, et de l’idée que Mars serait après la Terre la planète la plus propice à la vie ; les conditions atmosphériques actuelles excluent toutefois la vie sur Mars aujourd’hui. Mais dans le passé, la Terre et Mars ont présenté des conditions atmosphériques semblables. L’existence de conditions prébiotiques sur Mars reste néanmoins spéculative. Avant de rechercher des formes de vie évoluées, l’analyse scientifique s’intéresse aux conditions physiques sur Mars : ont-elles permis l’apparition d’une chimie complexe ? Les expériences menées par les sondes Viking dépourvues des moyens d’investigations nécessaires, n’étaient pas à même de trancher.

En attendant les résultats des prochaines sondes, l’analyse des météorites recueillies sur Terre s’avère utile. L’origine martienne de la météorite ALH84001, découverte sur la banquise de l’Antarctique, semble hors de doute : sa composition moyenne, qui ne correspond à aucun échantillon terrestre, s’avère analogue à celle des roches martiennes mesurées par les sondes Viking. En fait, le champ de gravité et l’atmosphère ténus de Mars ne peuvent empêcher la libération de projectiles lors d’un gros impact météoritique sur la planète. La Terre, dix fois plus massive que Mars, recueille un nombre non négligeable de ces nouveaux astéroïdes. On estime ainsi que la météorite, issue de roches martiennes vieilles de plus de 3,6 milliards d’années, a été arrachée à Mars il y a environ 13 000 ans. L’intérêt de cette météorite est qu’elle porte des éléments chimiques – de nombreux cycles aromatiques – dont la nature et l’abondance intriguent les chercheurs, ainsi que de microscopiques globules que l’on pense nés d’un processus complexe d’oxydoréduction.


L’atmosphère

Du fait de la taille réduite de la planète, le champ gravitationnel n’a pas retenu une atmosphère notable. En moyenne, la pression au sol est de 6 mbar (160 fois inférieure à la pression atmosphérique sur Terre). L’atmosphère est essentiellement composée de dioxyde de carbone (95 %). L’azote (2,7 %), l’argon (1,6 %), l’oxygène (0,15 %) et l’eau (0,03 %) sont ensuite les éléments les plus abondants, les autres n’intervenant qu’à l’état de traces. Les températures mesurées en été sur le site d’atterrissage de la sonde Viking présentent des variations élevées, entre – 100 °C la nuit et 0 °C le jour. Du fait de ces variations thermiques, du relief très marqué ainsi que de l’inclinaison de l’axe de rotation, Mars est le siège de phénomènes météorologiques actifs : vents rapides, précipitations de microcristaux de glace, tempêtes de poussières… 

La concentration élevée des poussières soulevées par les vents confère à l’atmosphère une couleur rose. L’équateur planétaire étant orienté de 23,98° sur le plan orbital, les saisons sont bien marquées, mais assez dissymétriques à cause de la forte ellipticité de l’orbite. Les pôles sont alternativement recouverts d’une couche de glaces d’eau et de dioxyde de carbone. La calotte polaire nord est plus marquée, car l’hiver dans l’hémisphère nord coïncide avec l’aphélie.


Surface, structure interne et volcanisme

L’analyse du sol a été menée in situ par les stations automatiques Viking. Les caméras ont montré des plaines caillouteuses, soumises à une activité éolienne importante. Les roches ont une composition riche en magnésium, fer et calcium, mais pauvre en potassium, silicium et aluminium. 

Les sondes en orbite ont découvert non pas des canaux, mais des traces de chenaux dus à la circulation d’eau. Vu leur très petite taille (en général environ 10 km), ces chenaux n’ont rien à voir avec les hypothétiques canaux trop abondamment mentionnés dans le passé. Ils n’apparaissent que sur les sols les plus vieux de la planète. Leur présence induit donc l’existence d’eau liquide sur la planète encore jeune. Aujourd’hui, on suppose que l’eau est enfouie dans le sous-sol, analogue au pergélisol (ou permafrost) des régions arctiques terrestres. La surface présente localement une assez forte cratérisation. 

Aux pôles apparaissent d’importants dépôts de poussières. Piégées dans la glace qui s’y dépose, elles s’y accumulent lentement. 

Mars possède les plus grands volcans du système solaire. Le mont Olympe atteint la hauteur record de 24 km. Son diamètre à la base est de plus de 500 km. En comparaison, le plus grand volcan sur Terre, le Mauna Loa, situé dans l’île de Hawaii, atteint une hauteur totale de seulement 9 km (dont 5 immergés). Les plus grands volcans s’érigent sur la région de Tharsis, plateau très élevé (10 km au-dessus du niveau moyen), présentant une forte anomalie de gravité. On explique cette particularité par la très grande épaisseur de la lithosphère martienne. Contrairement au cas terrestre, en l’absence de dérive des plaques, les volcans restent fixes au-dessus de leur source de magma et atteignent une forte croissance. Par ailleurs, Mars présente des éléments de reliefs analogues à ceux présents sur Terre (collines, champs de dunes…). On connaît aussi un immense canyon, Valles Marineris, long de 5 000 km, large de 200 à 600 km, atteignant 6 à 7 km de profondeur. 

La structure interne de Mars est analogue à celle de toutes les planètes telluriques. Le noyau de fer et de sulfure de fer, au sein duquel est généré un champ magnétique dont l’intensité représente 2 % de celui de la Terre, a un rayon de l’ordre de 1 800 km. On peut supposer qu’il est relativement plus petit que les noyaux des autres planètes telluriques, car la densité moyenne de la planète est de 20 % plus faible. La lithosphère surmontant le manteau de silicates serait épaisse de 250 km. En l’absence de données sismiques, il est impossible d’avoir une description plus élaborée. C’est sûrement la proximité de Jupiter qui explique que Mars soit bien plus petit que la Terre : lors de la formation du système solaire, il y a 4,6 milliards d’années, les matériaux du disque protoplanétaire ont été happés par la planète géante au détriment de la dernière planète tellurique.


Les deux lunes

Les deux lunes de Mars, Phobos et Deimos, sont trop petites pour avoir une forme sphérique : leurs plus grandes dimensions sont respectivement de 28 et de 16 km de diamètre maximal. Comme celle de la Lune, leur origine reste inconnue. Leur surface est fortement cratérisée, recouverte d’une épaisse couche de régolite. Elles décrivent leurs orbites à faible distance de Mars, Phobos à 9 380 km, Deimos à 23 460 km, avec des périodes de 7 h 39 min et 30 h 18 min. 

La grande proximité de Phobos par rapport à la planète conduit à un mouvement képlérien plus rapide que la rotation propre de Mars : ainsi, Phobos se lève à l’ouest et se couche à l’est. Comme les effets de marée qu’il subit lui ôtent de l’énergie gravitationnelle, il s’écrasera sur la planète dans 30 millions d’années, échéance très brève à l’échelle des temps astronomiques.