Analyse de l’activité solaire et ses implications pour la future exploration de Mars
Le Soleil est sur le point d’atteindre son pic d’activité cette année, offrant une rare opportunité d’étudier comment les tempêtes et les radiations solaires pourraient affecter les futurs astronautes de la planète rouge.
Dans les semaines à venir, deux des sondes martiennes de la NASA auront une opportunité sans précédent d’étudier comment les éruptions solaires – des explosions géantes à la surface du Soleil – pourraient affecter les robots et les futurs astronautes sur Mars.
En effet, le Soleil entre dans une période d’activité maximale appelée maximum solaire, un phénomène qui se produit environ tous les 11 ans. Pendant le maximum solaire, le Soleil est particulièrement sujet à de violentes explosions sous diverses formes – notamment des éruptions solaires et des éjections de masse coronale – qui projettent des radiations dans l’espace lointain. Lorsqu’une série de ces événements solaires se produit, on parle de tempête solaire.
Le champ magnétique terrestre protège en grande partie notre planète des effets de ces tempêtes. Cependant, Mars a perdu son champ magnétique global depuis longtemps, rendant la planète rouge plus vulnérable aux particules énergétiques du Soleil. Quelle peut être l’intensité de l’activité solaire sur Mars ? Les chercheurs espèrent que le maximum solaire actuel leur donnera l’occasion de le découvrir. Avant d’envoyer des humains sur Mars, les agences spatiales doivent déterminer, entre autres détails, de quel type de radioprotection les astronautes auraient besoin.
“Pour les humains et les équipements sur la surface martienne, nous n’avons pas encore une compréhension claire de l’effet du rayonnement pendant l’activité solaire”, a déclaré Shannon Curry du Laboratoire de physique atmosphérique et spatiale de l’Université du Colorado à Boulder. Curry est le chercheur principal de l’orbiteur MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN) de la NASA, exploité depuis le Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. “J’aimerais vraiment voir le ‘grand événement’ sur Mars cette année – un grand événement que nous pouvons étudier pour mieux comprendre le rayonnement solaire avant que les astronautes ne se rendent sur Mars.”
Mesure de haute et basse altitude
MAVEN observe les radiations, les particules solaires et bien plus encore depuis les hauteurs de Mars. La mince atmosphère de la planète peut affecter l’intensité des particules au moment où elles atteignent la surface, c’est là qu’intervient le rover Curiosity de la NASA. Les données du détecteur de rayonnement évaluation de Curiosity, ou RAD, ont aidé les scientifiques à comprendre comment les rayonnements dégradent les molécules à base de carbone à la surface, un processus qui pourrait affecter la préservation des signes d’une vie microbienne ancienne. L’instrument a également donné à la NASA une idée de la protection contre les radiations que les astronautes pouvaient espérer en utilisant des grottes, des tubes de lave ou des parois rocheuses pour se protéger.
Lorsqu’un événement solaire se produit, les scientifiques observent à la fois la quantité de particules solaires et leur énergie.
“Vous pouvez avoir un million de particules de faible énergie ou 10 particules de très haute énergie”, a déclaré Don Hassler, chercheur principal du RAD, du bureau de Boulder, Colorado, du Southwest Research Institute. “Alors que les instruments MAVEN sont plus sensibles aux instruments à basse énergie, RAD est le seul instrument capable de détecter les instruments à haute énergie pouvant pénétrer dans l’atmosphère jusqu’à la surface, là où se trouveraient les astronautes”.
Lorsque MAVEN détecte une éruption solaire majeure, l’équipe de l’orbiteur alerte l’équipe Curiosity afin qu’elle puisse surveiller les changements dans les données RAD. Les deux missions peuvent même assembler une série temporelle qui mesure les changements jusqu’à une demi-seconde à mesure que les particules arrivent dans l’atmosphère martienne, interagissent avec elle et atteignent finalement la surface.
La mission MAVEN dirige également un système d’alerte précoce qui alerte les autres équipes de la mission martienne lorsque les niveaux de rayonnement commencent à augmenter. L’avis permet aux missions d’éteindre les instruments qui peuvent être vulnérables aux éruptions solaires, qui peuvent interférer avec l’électronique et les communications radio.
La perte d’eau
En plus de contribuer à assurer la sécurité des astronautes et des vaisseaux spatiaux, l’étude du maximum solaire pourrait également donner un aperçu de la raison pour laquelle Mars est passée d’un monde chaud et humide semblable à la Terre il y a des milliards d’années au désert gelé qu’elle est aujourd’hui.
La planète se trouve à un point de son orbite où elle est la plus proche du Soleil, ce qui réchauffe l’atmosphère. Cela peut provoquer des tempêtes de poussière qui recouvrent la surface. Parfois, les tempêtes fusionnent et deviennent mondiales.
S’il reste peu d’eau sur Mars – principalement de la glace sous la surface et aux pôles – une certaine quantité circule encore sous forme de vapeur dans l’atmosphère. Les scientifiques se demandent si les tempêtes de poussière mondiales aident à expulser cette vapeur d’eau, en la soulevant au-dessus de la planète, où l’atmosphère est balayée lors des tempêtes solaires. Une théorie est que ce processus, répété suffisamment de fois au cours des éons, pourrait expliquer « comment Mars est passée de lacs et de rivières » à pratiquement aucune eau aujourd’hui.
Si une tempête de poussière mondiale devait se produire en même temps qu’une tempête solaire, cela fournirait l’occasion de tester cette théorie. Les scientifiques sont particulièrement enthousiastes car ce maximum solaire se produit au début de la saison la plus poussiéreuse sur Mars, mais ils savent également qu’une tempête de poussière mondiale est un événement rare.
