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Découverte d’une lueur verte autour de la planète rouge

Christian Du Brulle

Les scientifiques de l’Institut royal d’Aéronomie Spatiale de Belgique (IASB) et de l’Université de Liège viennent de découvrir une sorte de halo lumineux vert autour de la planète Mars. Cette découverte a été réalisée grâce à l’instrument NOMAD, qui équipe le satellite ExoMars Trace Gas Orbiter, de l’Agence spatiale européenne (ESA).

Nomad (Nadir and Occultation for MArs Discovery) est un spectromètre optique conçu et développé en Belgique, sous la responsabilité de la Dre Ann-Carine Vandaele, de l’Institut d’Aéronomie spatiale de Belgique: une des trois institutions scientifiques fédérales belges du plateau d’Uccle. Il utilise le Soleil comme source de lumière afin de déterminer la composition de l’atmosphère martienne. Ce spectromètre vient de permettre aux chercheurs belges de détecter une lueur verte dans l’atmosphère entourant la planète rouge, à environ 80 km d’altitude.

Une telle lumière n’avait encore jamais été observée auparavant dans d’autres atmosphères planétaires en dehors de la Terre (où on connaît l’existence des aurores polaires). Sur Mars, cette émission de lumière est créée par l’interaction entre le rayonnement solaire et le dioxyde de carbone, qui est le principal constituant de l’atmosphère martienne.

L’équipe NOMAD de l’IASB et de l’Université de Liège a décidé de réorienter le canal Ultraviolet et Visible (UVIS) de l’instrument de son orientation typique au nadir (en regardant directement la surface martienne) vers le limbe ensoleillé (le « bord » de Mars). Entre le 24 avril et le 1er décembre 2019, cette équipe a utilisé l’UVIS pour scanner des altitudes allant de 20 à 400 km de la surface martienne, deux fois par orbite.

Dans chacune de ces observations au « limbe », l’instrument a détecté des signaux d’une luminosité frappante, à une longueur d’onde de 557,7 nanomètres. Le pic d’altitude principal était situé à près de 80 km d’altitude, et son intensité variait en fonction de la distance entre Mars et le Soleil, de l’heure locale et de la latitude des observations. Un deuxième pic d’émission a été observé à près de 120 km de la surface de la planète.

Un modèle photochimique, développé à l’Université de Liège, a été utilisé pour mieux comprendre cette lueur verte sur Mars, et pour la comparer à ce que nous voyons autour de notre propre planète. Le modèle a permis de reproduire l’altitude et la luminosité de la couche d’airglow. Il a en outre indiqué que la lueur verte sur Mars est principalement produite lorsque les molécules de dioxyde de carbone (CO2) sont décomposées en oxygène (O) et en monoxyde de carbone (CO) par la lumière solaire ultraviolette lointaine. Les atomes d’oxygène qui en résultent brillent alors dans le visible et l’ultraviolet.

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