Les vents solaires, plus puissants dans un lointain passé, ont érodé l'atmosphère de Mars lorsque la planète a perdu son champ magnétique : la sonde Maven, en orbite basse depuis un an, a confirmé ce scénario grâce à l'observation des effets d'une éruption du Soleil. Ce qui signifie que la Planète rouge a effectivement connu, il y a longtemps et durant peu de temps, un environnement proche de celui de la Terre, comme nous l'explique l'astronome François Leblanc.
La mission Maven (Mars Atmosphere and Volatile Evolution Mission), de la Nasa, étudie l'évolution de l'atmosphère martienne et notamment son échappement dans l'espace. L'idée est d'observer ces processus avec les conditions d'ensoleillement actuelles et de recueillir « suffisamment d'informations pour extrapoler cette connaissance vers le passé, il y a quelque 4 milliards d'années quand le Soleil était plus jeune et très différent de ce qu'il est aujourd'hui » nous explique François Leblanc, directeur de recherche CNRS au laboratoire Atmosphères, milieux, observations spatiales (Latmos) et utilisateur des données Maven.
Depuis cette lointaine époque, un certain nombre de paramètres comme le vent solaire et le flux ultraviolet ont potentiellement changé. C'est aussi à cette époque que l'eau à l'état liquide de Mars a disparu. On suppose que très peu de temps après sa formation, Mars était entourée d'une atmosphère dense, épaisse et humide avec un cycle de l'eau complet, laquelle se trouvait donc à l'état solide, liquide et gazeux.
La disparition de l'état liquide de l'eau s'expliquerait par la perte de l'atmosphère. L'effet de serre s'est alors beaucoup atténué, la pression et la température ont baissé, ce qui a eu pour effet de perturber le cycle de l'eau. Concrètement, tous les processus liés à l'eau liquide ont disparu et Mars est devenue une sorte de désert glacé, morne et désolé.
La sonde Maven doit permettre de comprendre comment l'échappement atmosphérique actuel dépend de ces paramètres, de façon à « retracer l'histoire de l'intensité de l'échappement de cette atmosphère ». Pour y parvenir, le principe est d'observer cette fuite de gaz ionisé lorsque l'activité du Soleil est inhabituelle, avec des éjections de masse coronale. Il s'agit de comprendre pourquoi et comment l'atmosphère de Mars est passée de quelques centaines de millibars à environ 7 aujourd'hui. « Actuellement, il s'échappe en moyenne seulement quelques grammes d'atmosphère chaque seconde, alors que plus de 80 % de l'atmosphère primitive de Mars a disparu, ce que l'on ne peut expliquer avec l'échappement atmosphérique actuel. »
Plus d'un an après son arrivée autour de la planète Mars, la sonde Maven apporte une première réponse grâce, notamment, à l'observation des effets d'une éjection de masse coronale du Soleil survenue le 8 mars 2015. Les résultats viennent d'être publiés dans la revue Geophysicical Research Letters et montrent que « le vent solaire est le principal responsable de l'érosion atmosphérique de Mars ». L'analyse des données indique en effet que lors de cet événement du mois de mars « le vent solaire a expulsé le gaz atmosphérique à un rythme voisin de 100 grammes par seconde ». Cet échappement se produit principalement à l'interface entre la haute atmosphère martienne et l'enveloppe magnétique produite par son interaction avec le vent solaire (environ 75 %) et de façon moindre au niveau des pôles (25 % environ). Ce taux d'érosion atmosphérique « augmente donc significativement - d'un facteur 10 à 100 - lors des tempêtes solaires, suggérant qu'il fut bien plus élevé par le passé, lorsque le Soleil était plus jeune et bien plus actif ».
Ce résultat renforce le scénario admis jusqu'ici. Quand le champ magnétique martien a disparu (parce que cette petite planète s'est refroidie vite), le vent solaire, encore puissant à cette époque, a érodé de façon très significative l'atmosphère, à un rythme très supérieur à ce qu'il est aujourd'hui. Comme le souligne le communnique de l'Irap, le vent solaire est donc « un facteur clé qui transforme une planète potentiellement habitable en un environnement inhospitalier ». En tout, quatre articles viennent d'être publiés simultanément sur les observations de la sonde Maven, dont, notamment, dans la revue Science, l'observation d'une vaste aurore diffuse. Mars n'ayant pas de champ magnétique, elle n'était pas polaire et s'étalait beaucoup plus largement en latitude, et même sur toutes les longitudes.
Ainsi donc, il ne fait plus guère de doute que la planète Mars était jadis dotée d'une « atmosphère suffisamment dense et chaude pour garantir la présence d'eau liquide en surface, voire abriter certaines formes de vie, et que cet échappement atmosphérique induit par le vent solaire a eu un impact majeur sur l'évolution du climat martien vers le stade froid et aride que nous lui connaissons aujourd'hui ».
L'atmosphère martienne est-elle actuellement toujours en train de décliner ? Il est très difficile de répondre à cette question mais François Leblanc s'y hasarde. « On peut imaginer qu'elle est en permanence érodée et que l'on assiste à la fin d'une atmosphère beaucoup plus dense qui va peu à peu disparaître. Seconde hypothèse, il existe encore des mécanismes de dégazage à la surface et on aurait atteint un état stationnaire avec un équilibre entre échappement et dégazage de la croûte de la planète. »
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