Le « nuage impossible » de Mars réécrit les règles des atmosphères planétaires

Pendant des années, un nuage colossal s'étendant sur 1 800 kilomètres à travers Mars est apparu chaque matin, pour disparaître l'après-midi. Surnommé le Nuage Allongé d'Arsia Mons (AMEC), ce filament éthéré a défié toute explication, gagnant son surnom de « nuage impossible » de la Planète rouge. Comment un phénomène aussi massif et constant a-t-il pu persister sur un monde si différent du nôtre, tout en résistant aux modèles atmosphériques conventionnels ? La réponse, comme l'a révélé une équipe espagnole, réside dans une forme de physique exotique connue sous le nom de nucléation homogène, un processus auparavant jugé impossible dans une atmosphère planétaire.

Menée par Jorge Hernández-Bernal de l'Universidad del País Vasco et de Sorbonne Université, une équipe internationale a publié ses découvertes dans Nature Geoscience. Leurs travaux détaillent comment ce nuage de 1 800 kilomètres de long et 150 kilomètres de large, repéré pour la première fois par la sonde Mars Express de l'Agence spatiale européenne en 2018, se forme quotidiennement au printemps et en été martiens, sous le vent du volcan Arsia Mons, haut de 20 kilomètres.

La physique sans précédent des nuages martiens

Sur Terre, les nuages se forment généralement par ce que l'on appelle la nucléation hétérogène: la vapeur d'eau se condense autour de particules en suspension dans l'air comme la poussière, le sel ou le pollen. C'est pourquoi nos cieux sont remplis d'innombrables formations nuageuses. Mais l'AMEC ne suit pas ces règles. Au lieu de cela, il se forme par nucléation homogène, un processus où la vapeur d'eau gèle spontanément directement en particules nuageuses glacées sans aucune phase liquide intermédiaire ni aucune particule préexistante. « La vapeur d'eau se transforme directement en particules nuageuses glacées sans aucune étape intermédiaire », explique Hernández-Bernal, comparant cela à de la condensation apparaissant au milieu d'une pièce, et non sur une fenêtre, comme le rapporte l'ESA.

Ce mécanisme était considéré comme théoriquement possible, mais n'avait jamais été observé dans une atmosphère planétaire. Les scientifiques pensaient même qu'il était « absolument impossible » sur Mars, étant donné la faible humidité de la planète et l'abondance de poussière, qui absorbe généralement l'humidité et facilite la nucléation hétérogène. Les conditions extrêmes requises pour la nucléation homogène — des niveaux d'humidité relative plus de 100 000 fois supérieurs à ceux que l'on trouve généralement sur Terre — n'étaient tout simplement pas considérées comme existantes.

Arsia Mons: le catalyseur de l'impossible

La clé de ce phénomène extraordinaire réside dans l'interaction unique entre la fine atmosphère de Mars et l'imposant volcan Arsia Mons. L'AMEC est un nuage orographique, un type que l'on trouve également sur Terre, qui se forme lorsque le vent s'écoule au-delà d'un relief élevé. Cependant, la version martienne est distincte: alors que les vents passent devant Arsia Mons, la masse imposante du volcan génère une onde puissante qui soulève rapidement les masses d'air humide de plusieurs kilomètres dans l'atmosphère en quelques minutes. Cette ascension rapide provoque une chute de température de 30 degrés Celsius en seulement 10 minutes, entraînant un pic extraordinaire d'humidité relative. Dans ces conditions spécifiques, la vapeur d'eau gèle spontanément en particules de nuage, formant l'AMEC.

À l'altitude du nuage, environ 28 miles (45 km) au-dessus du sol, l'atmosphère martienne contient significativement moins de poussière, ce qui permet à ces niveaux d'humidité extrêmes d'être atteints sans que la nucléation hétérogène n'épuise la vapeur d'eau. Cette découverte nous oblige à reconsidérer nos hypothèses sur la formation des nuages sur d'autres mondes.

Repenser les atmosphères planétaires

Cette découverte fait plus que résoudre un mystère martien; elle a un impact profond sur notre compréhension des processus atmosphériques à travers le cosmos. Elle remet en question l'idée conventionnelle selon laquelle la formation des nuages nécessite toujours des particules de nucléation et suggère que la « physique exotique » pourrait être plus courante que nous le pensions sur d'autres planètes, et même dans certaines conditions dans la haute atmosphère terrestre. Comme l'a déclaré Hernández-Bernal à elDiario.es, cela soulève des questions quant à savoir si ce processus se produit à d'autres endroits sur Mars et s'il influence le cycle de l'eau de la planète. De plus, cela nous rappelle qu'en tant que scientifiques, nous ne devrions jamais écarter des processus improbables lorsque nous explorons l'immensité de l'univers.

À notre avis, cette recherche met en lumière la nature dynamique et souvent surprenante de la science planétaire. C'est la preuve que même sur une planète apparemment bien étudiée comme Mars, des processus fondamentaux peuvent encore défier nos attentes et réécrire nos manuels, repoussant les limites de ce que nous considérons comme possible. En effet, cela souligne que la compréhension d'autres planètes peut offrir de nouvelles perspectives sur notre propre Terre.