C'est la quatrième planète en partant du Soleil, la Terre étant la troisième. Elle est de taille intermédiaire entre la Lune et la Terre. Son atmosphère, essentiellement du gaz carbonique, est très ténue (même pas un centième de la pression atmosphérique terrestre au sol).
Son éclat peut varier considérablement suivant la distance à la Terre mais, même à son minimum, elle reste toujours plus brillante que les étoiles de la Grande Ourse. Lorsque son éclat est à son maximum, elle peut être plus brillante que Sirius (l'étoile la plus brillante), mais sans atteindre toutefois l'éclat de Vénus. Elle est surtout reconnaissable à sa couleur orangée caractéristique. Les sondes Viking qui se sont posées à sa surface en 1976 ont montré que cette couleur était essentiellement due à des oxydes de fer, c'est-à-dire à de la rouille.
Une autre particularité de Mars est qu'elle présente des calottes polaires aux deux pôles. La glace qui les constitue est surtout de la glace carbonique (du gaz carbonique sous forme solide), mais elle contient aussi de la glace d'eau qui ne fond pratiquement jamais en raison des basses températures régnant à la surface de Mars. La température moyenne est de - 50 °C à l'équateur et de - 130 °C aux pôles. Cependant, l'atmosphère étant très ténue, l'amplitude des variations journalières est énorme: elle dépasse 100 °C à l'équateur. Ainsi, pendant l'été martien, la température y dépasse 0 °C à midi bien que la moyenne journalière reste largement négative. Les calottes de Mars évoluent au gré des saisons, la neige carbonique s'y condensant ou se vaporisant sans passer par l'état liquide (on parle alors de sublimation). La transition se produit aux environs de -90 °C, c'est donc seulement l'été, dans la journée, que cette température est atteinte au pôle, amenant alors la calotte polaire à perdre une bonne partie de sa glace carbonique.
D'où vient le mythe des Martiens ?
au siècle dernier, les astronomes observant Mars avec de grandes lunettes ont cru voir des canaux à sa surface. Dès que l'idée a été lancée, tous se sont mis à voir un entrelacs de canaux particulièrement dense et compliqué à la surface de Mars. Il était d'autant plus tentant d'y voir des ouvrages artificiels qu'on a découvert, en 1877, les deux petits satellites, Phobos et Deimos, qui tournent autour de Mars suivant des orbites très proches de la planète et qui ont été pris pour des satellites artificiels lancés par les habitants de cette planète. Si l'on ajoute à cela que les taches du sol de Mars se modifient, en couleur et étendue, au gré des saisons comme s'il y avait de la végétation en évolution régulière, on comprend que l'existence de la vie sur Mars ne faisait plus de doute pour personne. D'ou l'idée des fameux Martiens.
Malheureusement, les sondes Viking qui sont allées voir sur place ont du faire déchanter les Terriens les plus rêveurs. Il y a bien de grands canyons sur Mars (dans la région de Valles Marineris, on trouve des canyons de 4 000 km de long, 50 km de large et 9 km de profondeur, de quoi rendre jaloux le canyon du Colorado!) ainsi que des vallées qui ont peut-être connu de l'eau autrefois. Mais cela est loin de constituer le réseau de canaux que les astronomes abusés par leur imagination avaient cru voir en collant l’œil à l'oculaire.
Quant à Phobos et à Deimos, ils ont été photographiés de près par les sondes : il s'agit de petits astéroïdes irréguliers dont la taille est de l'ordre de 10 km à 20 km dans la plus grande dimension. Ils ont été vraisemblablement capturés par Mars, ce qui explique leurs orbites qui avaient intrigué les premiers observateurs. à l'origine, ces deux astéroïdes devaient être en orbite autour du Soleil, non loin de l'orbite de Mars; leur passage à proximité d'autres astéroïdes (rencontre qui était fréquente dans les premiers temps après la formation du système solaire) les a amené à changer d'orbite de telle sorte qu'ils se sont rapprochés de Mars et, subissant plus fortement l'attraction de cette planète, se sont finalement retrouvés en orbite autour d'elle.
Enfin, l'évolution des taches sur Mars est maintenant bien comprise : les tempêtes de sable à la surface sont très fréquentes; elles peuvent prendre des proportions gigantesques et durer plusieurs semaines. Des zones entières de Mars se trouvent ainsi recouvertes de sable pendant que d'autres sont, au contraire, de nouveau mises à nu, expliquant les changements de coloration observés depuis la Terre.
On trouve également sur Mars des volcans mais ils ne sont plus en activité de nos jours. Le plus haut d'entre eux, le mont Olympe, s'élève à plus de 20 km au-dessus des plaines environnantes; notre Everest fait pâle figure à côté de ce géant!
Les sondes Viking ont analysé le sol de Mars et procédé à différentes expériences destinées à mettre en évidence l'éventuelle présence de micro-organismes vivants. Mais les résultats ont été négatifs même si une activité chimique importante s'est manifestée lors de certaine expérience. Bien entendu, les sondes Viking n'ont exploré que deux points précis à la surface de Mars et il n'est pas dit que des micro-organismes ne soient pas présents en d'autres points de la surface de la planète. De nombreuses formations géologiques semblent montrer que de l'eau s'est écoulée à la surface de Mars dans le passé. On pense qu'il y en a beaucoup dans le sous-sol rocheux de la planète (certaines estimations vont jusqu'à 10 %), mais au-dessus de 45° de latitude elle reste constamment gelée, le sol martien constituant alors un permafrost analogue à celui des régions polaires terrestres.
En s’éloignant du Soleil, Mars est la quatrième planète du système solaire. Presque deux fois plus petite que la Terre, la planète rouge est un corps solide différencié qui posséderait une croûte de 50 kilomètres d’épaisseur moyenne, une lithosphère assez épaisse - de 150 à 200 kilomètres - et un noyau de taille imprécise - de 1 400 à 2 000 kilomètres de rayon. Aucun champ magnétique n’a été décelé par les magnétomètres placés à bord des sondes orbitales; le noyau contiendrait peu de nickel et de fer, ou serait animé de mouvements trop lents pour pouvoir engendrer un effet dynamo.
À l’instar de la Terre et de Vénus, Mars possède une atmosphère, très ténue cependant, composée essentiellement de dioxyde de carbone CO2 (95,32 p. 100) et de très peu de vapeur d’eau (0,03 p. 100).
Mars est situé à une distance moyenne de 1,524 unité astronomique du Soleil; de ce fait, sa période de révolution autour de celui-ci est presque le double de celle de la Terre (une année martienne = 687 jours terrestres). En revanche, la période de rotation sidérale de Mars (24 h 37 min 23 s) est très proche de celle de notre planète. L’orbite de Mars est fortement elliptique, et sa forte excentricité (0,093 contre 0,017 pour la Terre) entraîne d’importantes différences dans la durée des saisons , le printemps et l’été sont beaucoup plus longs dans l’hémisphère Nord que dans l’hémisphère Sud . Mais les différences saisonnières de température, provoquées par l’inclinaison de 24 degrés de l’axe de rotation de la planète sur le plan de son orbite, varient inversement. En raison de l’éloignement de la planète par rapport au Soleil, les températures de surface sont beaucoup plus basses que sur la Terre, et varient en moyenne entre -133 degrés C et + 17 degrés C. Pendant l’été dans l’hémisphère Sud, Mars est plus proche du Soleil de 20 p. 100 environ que pendant la même saison dans l’hémisphère Nord. Il s’ensuit une augmentation de l’insolation d’environ 45 p. 100 qui produit une élévation sensible (30 degrés C) des températures en été dans l’hémisphère Sud par rapport à celles de l’hémisphère Nord à la même saison. Ces variations des températures saisonnières ont d’importantes conséquences sur les échanges entre l’atmosphère et la surface martiennes, en particulier au niveau des pôles. Les mouvements lents de précession de l’axe de rotation de la planète et de l’axe de son orbite, ainsi que les variations de l’excentricité et de l’inclinaison du plan de l’orbite et les oscillations de l’axe de rotation, entraînent à long terme des modifications dans les régimes climatiques des deux hémisphères. Ainsi, les mouvements de précession provoquent tous les 25 000 ans un changement d’orientation des pôles par rapport au Soleil et, par conséquent, une inversion des régimes climatiques entre les deux hémisphères.
Mars possède deux satellites naturels : Phobos (du grec « terreur ») et Deimos (« panique »). Ces deux corps, très petits, très sombres et très proches de la planète, sont donc très difficiles à observer depuis la Terre (ils n’ont été découverts qu’en 1877, par Asaph Hall). Ils tournent autour de Mars dans le sens direct, sur des orbites circulaires situées dans le plan équatorial de la planète, et sont en rotation synchrone avec celle-ci, c’est-à-dire que leurs périodes de rotation sur eux-mêmes sont égales à leurs périodes de révolution autour de la planète; de ce fait, ils présentent toujours la même face vers Mars, et leur grand axe pointe vers celui-ci. Ces deux corps de forme irrégulière ont, en première approximation, la forme d’ellipsoïdes (Phobos : 26,8 km x 22,4 km x 18,4 km ; Deimos : 15,0 km x 12,2 km x 10,4 km).
Les deux différences principales entre l’atmosphère de Mars et celle de la Terre sont la très faible masse de l’atmosphère martienne, essentiellement constituée de dioxyde de carbone CO2 (la pression au sol est de 6 hectopascals environ, pour une valeur terrestre de 1 013 hectopascals) et sa température moyenne, nettement plus froide (- 50 degrés C), due au fait que Mars est plus éloigné du Soleil que la Terre. La pression est trop faible pour que l’eau puisse exister à l’état liquide et, le climat étant dans l’ensemble froid, la plus grande partie de la vapeur d’eau se trouve sous forme de glace dans l’atmosphère (cirrus, brumes givrantes) ou le sol (calottes polaires).
Durant l’année martienne, environ 20 p. 100 du dioxyde de carbone atmosphérique se condense alternativement sur chacun des pôles, entraînant une variation annuelle sensible de la pression. La faible masse atmosphérique se traduit par des fluctuations diurnes de température très élevées (supérieures à 50 degrés C). Comme la Terre, Mars possède une atmosphère transparente à la plus grande partie du rayonnement solaire; elle est donc essentiellement chauffée par sa base.
De la vie microscopique sur Mars?
L’inclinaison de l’axe de rotation de Mars par rapport au plan de son orbite ainsi que la durée du jour martien étant très proche des valeurs terrestres, il en résulte le même type de système global de circulation atmosphérique, avec des vents alizés dans la zone intertropicale et un système de hautes et basses pressions aux latitudes moyennes. L’absence d’océans - ceux-ci jouant sur la Terre le rôle de régulateur thermique - se traduit par un plus fort contraste saisonnier de température, donc de vents. De violentes tempêtes prennent naissance au printemps en bordure de la calotte polaire sud, soulevant dans l’atmosphère de grandes quantités de poussières qui peuvent s’étendre, dans un stade ultime, à la totalité de la planète. Une partie de ces poussières est précipitée dans les calottes polaires durant les périodes de condensation du dioxyde de carbone et de la vapeur d’eau. La dynamique de l’atmosphère martienne est donc dominée par une forte interaction sol-atmosphère à travers les cycles du dioxyde de carbone, de l’eau et de la poussière. La question de savoir pourquoi l’atmosphère martienne a évolué si différemment de l’atmosphère terrestre n’est pas bien résolue. L’incorporation progressive de dioxyde de carbone dans le sol sous forme de carbonates sans recyclage atmosphérique, en l’absence d’activité tectonique notable, et l’échappement gravitationnel de l’azote pourraient expliquer la faible valeur actuelle de la pression. La raréfaction de l’atmosphère, entraînant une diminution de la température à la surface (annihilation de l’effet de serre), serait dans ce cas à l’origine de la disparition de l’eau liquide, la plus grande partie de la vapeur d’eau ayant disparu par photodissociation et échappement thermique de l’hydrogène.
Les analyses d’échantillons du sol réalisées par les sondes d’atterrissage Viking n’ont révélé aucune trace d’une activité biologique passée ou actuelle.
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