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Mars : échanges entre le régolithe et l’atmosphère, à partir de trois exemples : le méthane, la vapeur d’eau, et le radon

Pierre-Yves Meslin (Laboratoire de Météorologie Dynamique, Paris) — au CESR

Par Francois RINCON - 4/12/2009

 

Séminaires d’Astrophysique

de l’Observatoire Midi-Pyrénées


Séminaire de

Pierre-Yves Meslin

(Laboratoire de Météorologie Dynamique, Paris)

Jeudi 17 Décembre 2009 à 11h

CESR


Mars : échanges entre le régolithe et l’atmosphère, à partir de trois exemples : le méthane, la vapeur d’eau, et le radon

Le régolithe, cette couche de poussières et de roches non consolidées recouvrant la surface des planètes et produite par l’impact des météorites et par l’érosion, peut constituer un réservoir temporaire pour les gaz de l’atmosphère et pour les espèces volatiles produites dans le sous-sol. L’importance de cette enveloppe superficielle, sensible aux variations de température, sur les cycles diurnes et saisonniers des constituants de l’atmosphère martienne, a souvent été évoquée, mais n’a jamais été établie fermement, notamment par manque de données expérimentales sur l’adsorption des gaz en conditions martiennes. Grâce aux travaux expérimentaux récents sur le sujet et au développement de modèles de circulation générale (GCM) fiables, il est à présent possible d’étudier plus finement l’importance des mécanismes d’échanges gazeux entre le sous-sol et l’atmosphère. Un module de transport des gaz en traces dans le régolithe martien a été développé et incorporé au GCM du Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMDZ) dans cet objectif. Il prend en compte le processus de diffusion, la cinétique et la thermodynamique de l’adsorption, le processus de condensation/sublimation pour la vapeur d’eau, et la rétroaction de la glace sur le profil thermique. Il intègre cependant des paramètres encore mal contraints, tels que la surface spécifique, qui restent donc des paramètres ajustables.

Les missions Mars Global Surveyor, Mars Odyssey et Mars Express, en mesurant la vapeur d ?eau atmosphérique, la teneur en hydrogène du sous-sol et l’hydratation de surface, ont permis d’améliorer notre connaissance du cycle de la vapeur d ?eau martien. L’interprétation de ces données dans leur ensemble n ?est pourtant pas simple, et l’objectif du modèle développé est de tenter d’établir le lien entre les différents réservoirs d ?eau présents à la surface et les cycles atmosphériques actuel et passé de la vapeur d’eau.

Deux jeux de données récents soulèvent également des questions quant au rôle du régolithe : d’une part, les observations de variations spatiales et temporelles de méthane dans l’atmosphère martienne, que les modèles photochimiques existant ne peuvent pas reproduire ; d’autre part, les mesures du spectromètre gamma de Mars Odyssey, qui révèlent la présence de radon, gaz du sol, dans l’atmosphère de Mars et qui devraient permettre de contraindre l’importance des échanges gazeux régolithe/atmosphère et la distribution d’hydrogène observée par les spectromètres gamma et neutrons. Ces deux gaz en trace ont été étudiés à l’aide du nouveau modèle couplé LMDZ, dont nous présenterons les résultats.

 

 

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