lundi 5 décembre 2022
En dehors des petits corps du Système solaire, les surfaces et les atmosphères planétaires évoluent en interaction. Même si les échelles de temps sont souvent différentes, il n’est guère possible d’étudier la surface d’une planète en méconnaissant son atmosphère et vice-versa. Nous parlons de l’étude du « système planète » avec ces diverses composantes : intérieur, surface et atmosphère.
Image en fausse couleur du volcan Maat Mons sur Vénus. L’image est reconstituée numériquement à partir de l’altimétrie et de la réflectivité mesurées par le radar à bord de la sonde Magellan.
Crédit image : photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/pia00254
Surface et atmosphère sont en interaction permanente. La surface agit comme une source de matière pour l’atmosphère : l’évaporation de l’eau sur la Terre, ou la sublimation du CO2 et de l’eau sur Mars depuis les calottes polaires. Le volcanisme constitue également une source de gaz atmosphériques, tel le SO2 sur Vénus.
En parallèle, l’atmosphère agit sur la surface. Elle fait pleuvoir ou neiger, ce qui induit une érosion à laquelle le vent contribue également. L’atmosphère peut également se dissoudre dans l’eau liquide, comme le CO2 dans les océans terrestres qui est à l’origine des roches calcaires, ou bien s’adsorber dans le sol comme l’eau martienne. Sur Vénus, la température est si chaude qu’atmosphère et minéralogie de surface pourraient être en équilibre thermochimique. Une atmosphère dense protège la surface du bombardement météoritique.
Sur le long terme, évolution de l’atmosphère et de la surface sont liées. La présence de la tectonique des plaques sur la Terre est essentielle au maintien d’une atmosphère. A contrario, il est possible que l’arrêt ou l’absence de tectonique des plaques sur Vénus et Mars aient joué un rôle crucial dans l’évolution des atmosphères puis, en retour, sur l’état de la surface.
De plus, l’observation des surfaces et des atmosphères planétaires se fait très souvent par les mêmes instruments sur les sondes spatiales. Et, s’il n’est pas possible de retrouver les propriétés de la surface sans modéliser précisément l’atmosphère, il faut toujours prendre en compte les variations de réflectivité d’une surface pour observer et caractériser les nuages et les poussières dans une atmosphère.
L’observation de phénomènes géologiques, comme les dunes de Titan ou de Mars, renseigne également sur la climatologie de la planète. L’analyse des données s’effectue donc de manière conjointe entre spécialistes de la surface et de l’atmosphère. C’est le cas par exemple pour l’instrument OMEGA à bord de Mars Express qui observe la surface et l’atmosphère de Mars, ou pour l’instrument VIMS sur la mission Cassini-Huygens qui observe l’atmosphère et la surface de Titan.
