Mars Science

Viking : données météorologiques

Les mesures effectuées par les stations Viking fournissent la meilleure description du contexte météorologique pour la mission Pathfinder et les futures missions à venir. Ces données sont uniques car elles couvrent une vaste période d'espace et de temps. Elles montrent des phénomènes qui vont du passage d'un front aux tempêtes de sable, sur des périodes qui vont de l'heure à l'année. Les courbes du bas illustrent le cycle annuel de condensation et de sublimation du CO2 pour les deux lander (VL-1 pour Viking 1 et VL-2 pour Viking 2). La glace sèche de CO2 passe en effet directement du stade solide au stade gazeux, sans passer par une phase liquide. Le temps est indiqué par rapport à la date d'atterrissage de la sonde Viking 1 (la sonde Viking 2 a atterri 44 jours plus tard). La saison est indiquée en haut (les petites marques inclinées) et de manière numérique, avec la valeur Ls (ou Ls 90° représente l'été, Ls 180° l'équinoxe d'automne, Ls 270° l'hiver et 0° le printemps). Les données pour la deuxième année et les années suivantes sont indiquées en haut de la première année.

Mars Pathfinder : évolution de la pression atmosphérique

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Mars est située à une grande distance du Soleil, elle possède une atmosphère ténue avec un effet de serre limité et un axe de rotation fortement incliné. Tout cela se combine pour refroidir sérieusement les régions polaires, de telle manière à ce que le CO2 de l'atmosphère se condense pour former une calotte polaire de glace sèche pendant l'hiver. Au début du graphe (à gauche), c'est l'été dans l'hémisphère nord et la pression atmosphérique décroît car le CO2 se condense sur la calotte polaire sud . La pression devient stable à la fin de l'été (c'est l'hiver dans l'hémisphère sud) et commence à augmenter de nouveau au début du printemps dans l'hémisphère sud, car le Soleil commence à réchauffer les bords de la calotte polaire sud (c'est alors l'hiver dans l'hémisphère nord). La pression atteint un maximum pendant l'hiver dans l'hémisphère nord, quand la calotte polaire sud est à son minimum d'extension et avant que la calotte polaire nord ne se mette à grossir.

Les variations de pression au jour le jour, faible en été et forte en hiver et en automne (plus spécialement pour l'hémisphère nord) sont dues aux passages de fronts similaires à ceux que l'on rencontre sur Terre. Entre l'hiver et le printemps, les variations sont très différentes pour la première année, comparé à la seconde (c'est encore plus visible pour la station Viking 2). La pression atmosphérique retombe avant et à la fin du printemps, quand les fronts deviennent moins intenses. La variation de pression moyenne au cours d'une année est de 15 %. Il n'y a pas de cycle aussi fort sur Terre, car la seule variation concerne la vapeur d'eau, alors que le CO2 et les autres gaz sont en petites quantités.

Une caractéristique intéressante du cycle annuel de condensation - sublimation est le fait que la pression minimum à la fin de l'hiver dans l'hémisphère nord soit plus grande que le minimum correspondant à la fin de l'hiver dans l'hémisphère sud. Pourquoi y a-t-il moins de condensation dans la région de la calotte polaire de l'hémisphère nord (en ce qui explique que le minimum soit plus haut) que dans l'hémisphère sud.

Tout au long du cycle annuel, la présence de front est indiquée par l'augmentation de la variation de pression atmosphérique entre l'automne et le printemps, comme mentionné précédemment. Le site de Viking 2 est situé à une latitude similaire à celle de Paris, alors que le site de Viking 1 est situé à une latitude semblable à la latitude de Calcutta. Comme sur Terre, l'activité des fronts est plus faible dans les régions tropicales et subtropicales (ce qui concerne le site de Viking 1).

La différence majeure entre les cycles annuels d'années en années est due aux tempêtes de poussières. La différence la plus évidente durant les six ans des missions Viking est visible en comparant les enregistrements de pression sur le site de Viking 2 durant l'hiver pendant la première année (courbe bleue) et la seconde (courbe orange). Pendant l'hiver de la première année, la pression connaît une augmentation très brutale (Sol 310, Ls 272 pour Viking1), l'activité des fronts est très réduite (plus de changements rapides), et la pression se maintient à une valeur élevée sur une durée de 100 sols comparé à la seconde année. C'était l'époque de la grande tempête de poussières appelée 1977 B. Pour le site de Viking 1 (Pathfinder est situé à peu près à la même latitude), c'est à peu près la même chose, on observe une augmentation brutale de la pression atmosphérique et une suppression des changements journaliers au jour le jour, comparativement à la seconde et à la troisième année. L'atmosphère contient tellement de poussières que seulement 5 % de la lumière du Soleil parvient à la surface de la planète, et peut être même moins d'1 %. Comme une grande partie du rayonnement solaire est absorbée par la poussière (à la différence des nuages sur Terre) et comme la poussière peut s'étendre jusqu'à plusieurs dizaines de kilomètres de hauteur (pendant la tempête de poussière de 1971, lors de la mission Mariner 9, la poussière atteignait 50 kilomètres), la surface absorbe beaucoup moins d'énergie solaire que l'atmosphère. Cela produit une intense et profonde inversion qui étouffe toute l'activité frontale. Une tempête de poussières plus faible, appelée 1977 A, a commencé au alentour de Sol 210 (Viking 1). La suppression des activités de la sonde Viking 1 pour la première année est due à une absence presque complète d'observation comparé à la seconde et troisième année. Cependant des données de la troisième année (Ls 220 en bleu) et de la seconde (Ls 235 en orange) montre la variation qui peut se produire et illustre la pénétration d'un front à cette latitude pendant des années calmes.

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