Nous avons tous l’image de Mars en tête : une planète, rouge, rocheuse, désertique. Mais celle que l’on appelle « la planète rouge » possède bien d’autres caractéristiques surprenantes, que les humains essaient de décrypter, en y envoyant des engins scientifiques depuis plus de 60 ans ! 

L’étonnante petite rouge

Mars est une des 4 planètes telluriques - on parle aussi de rocheuses - du Système solaire. 

• Un désert ?

C’est une petite planète : par rapport à la Terre, elle est 7 fois moins volumineuse et 10 fois moins massive. Nous lui donnons aussi le nom de « planète rouge », car sa surface est recouverte de poussière riche en oxyde de fer, à l’origine de sa couleur rougeâtre (couleur de la rouille). Même si elle ressemble à un immense désert aride, détrompez-vous : il fait à sa surface -60°C en moyenne ! Il y fait froid parce qu’elle se situe plus loin du Soleil que la Terre : à 228 millions de km (contre 150 millions de km pour la distance Terre-Soleil). Aussi, son atmosphère est très fine, et ne retient pas la chaleur générée par l’énergie solaire. 

• La structure martienne en détails

L’atmosphère martienne est principalement composée de dioxyde de carbone (96%). On trouve également des traces d’argon (1,93%) et d’azote (1,89%). Elle est 60 fois moins dense que celle de la Terre, ce qui réduit son effet de serre, c’est-à-dire sa capacité à maintenir l’énergie solaire sur la planète. Mais il y a quelques milliards d’années, l’atmosphère martienne ressemblait à celle de la Terre. C’est la disparition de son champ magnétique et l’interaction avec le vent solaire, composé de particules chargées électriquement, qui a alors progressivement grignoté cette couche de gaz, la faisant presque disparaître… (Notre atmosphère terrestre a elle été protégée du vent solaire grâce au champ magnétique qui agit comme un bouclier !)

Lorsqu’il y a des tempêtes sur Mars, l’atmosphère devient très poussiéreuse, et le ciel se teinte de rouge : un vrai décor apocalyptique ! Ces particules de poussière s’envolent avec un simple souffle car la gravité de Mars est très faible (38 % de celle de la Terre). Elles restent ensuite en suspension car il n’y a pas de précipitations pour les lessiver.

• Les plus grands volcans du Système solaire

Sur Mars se dressent les plus hauts reliefs du Système solaire ! Ces formations géologiques sont, pour la plupart, des « volcans boucliers », en référence à leur forme de cône aplati. Le plus large d’entre eux est l’Alba Mons, qui a un diamètre d’environ 1 600 km, soit plus long que la France du nord au sud ! Le plus haut sommet est l’Olympus Mons, qui culmine à 22 km d’altitude (presque 3 fois le mont Everest).

• Une cousine éloignée de la Terre ?

La Terre et Mars partagent quelques points communs. Sur les deux planètes, on retrouve par exemple de l’eau ! Cependant, impossible de se baigner sur Mars, l’eau n’y est présente que sous son état gazeux (vapeur d’eau) ou solide (glace). De par la pression et la température martiennes, il est aujourd’hui impossible de trouver de l’eau liquide à la surface de la planète rouge. Mais les scientifiques ont montré qu’il y a des milliards d’années, il y a eu des lacs, des océans, des mers et des rivières ! 

L’inclinaison de l’axe de rotation des planètes bleue et rouge est aussi très similaire : 23,5° pour la Terre et 25,2° pour Mars. L’année martienne est ainsi également rythmée par le printemps, l’été, l’automne et l’hiver ! Mais ces saisons sont d’intensité et de durée variables en fonction de son hémisphère : au nord, les hivers sont courts et doux tandis qu’au sud, ils sont longs et plus froids. Ces différences sont liées à la position de Mars par rapport au Soleil, et à la forme de son orbite.

• Autour de Mars

Mars possède deux satellites naturels : Phobos et Déimos. Ce sont des petits corps : le premier est 7 millions de fois moins massif que notre Lune, et le second presque 50 millions de fois ! Phobos, qui orbite à moins de 6 000 km de la planète, a une forme surprenante, et une surface toute bosselée de cratères d’impact. D’ici quelques millions d’années, cette lune va se désagréger dans l’atmosphère martienne, et former un anneau autour de la planète ! La 2ᵉ lune est Déimos, encore plus petite que Phobos. Elle orbite à 23 000 km de Mars, et son look est aussi atypique que celui de sa grande sœur. Dans la mythologie, leurs noms sont ceux donnés aux enfants qu’ont eu la déesse de la beauté Aphrodite avec le dieu de la guerre Arès. Phobos signifie la peur et Déimos la terreur.

Je Mars seul… ou presque !

Mars est la planète la plus explorée de notre Système solaire. Elle est très convoitée car elle est relativement accessible : elle se situe en moyenne à 62 millions de km de la Terre (contre 591 millions de km pour Jupiter par exemple). 

• La star des programmes spatiaux

Son exploration débute moins de 10 ans après la première mise en orbite du satellite Spoutnik (1957), avec l’engin étasunien Mariner 4 qui survole la planète rouge en 1965. En s’approchant de Mars, la sonde permet de confirmer qu’il n’y a pas de canaux, ni de vie sur la planète. 

Aujourd’hui, près d’une soixantaine d’engins, principalement soviétiques et américains, s’est approchée de Mars, et certains ont même foulé ce désert rouge. De plus en plus d’agences spatiales accomplissent des missions spatiales vers Mars. Les Emirats arabes unis ont par exemple placé en orbite la sonde Hope en 2021, qui a pris le premier cliché de la face cachée du satellite Déimos. Hope a pour mission originale d’étudier les changements météorologiques martiens.

• Mars attaque…

Chaque succès vers Mars constitue une véritable prouesse technique. Le taux de réussite des missions martiennes ne dépasse pas les 50%, soit 1 chance sur 2 de se louper ! Certaines missions échouent totalement, comme l’orbiteur japonais Nozomi qui n’a pas pu atteindre Mars du fait d’une grave anomalie électrique. D’autres projets sont des succès en demi-teinte : la mission européenne ExoMars reposait sur la mise en orbite du satellite Trace Gas Orbiter (TGO), et sur l’atterrissage de Schiaparelli. L’atterrisseur s’est hélas écrasé à la surface de Mars. Mais la sonde TGO est opérationnelle depuis 2016. Malgré son crash, Schiaparelli a transmis des informations techniques sur sa descente vers Mars. Ces données ont notamment permis de comprendre la cause de l’échec : une anomalie du logiciel de bord ! 

• Les robots contre-attaquent !

Au cours des dernières décennies, nous avons dépassé nos limites pour en apprendre toujours plus sur Mars ! Que ce soit en l'observant de loin, en se posant à sa surface ou en explorant ses paysages, les engins d’exploration ont récolté une immense quantité d’informations.

• Les orbiteurs

On trouve aujourd’hui 7 sondes actives en orbite autour de Mars. Les doyennes sont Mars Odyssey (NASA) et Mars Express (ESA), lancées respectivement en 2001 et 2003. Mars Express a fêté sa 25 000ᵉ orbite en octobre 2023, alors qu’elle ne devait fonctionner qu’une année martienne - soit environ 2 ans terrestres. En plus de cartographier et photographier les régions martiennes, les orbiteurs servent aussi de relais de communication pour les engins posés sur Mars. Le rover ou l’atterrisseur lui transmet des données, que l’orbiteur retransmet ensuite vers la Terre. Mars Express a par exemple fonctionné comme relais de soutien pour le rover chinois Zhurong. 

• Les atterrisseurs

Les premiers atterrisseurs à se poser (et à survivre) sur Mars sont Viking 1 et 2, à la fin des années 1970. Ils ont réalisé les premières analyses du sol martien in situ, c’est-à-dire sur place - alors que nous n’avions jusqu’alors accès qu’à des météorites martiennes. En 2018, l’atterrisseur InSight de la NASA s’est posé sur Mars, et avec lui, le sismomètre SEIS développé par la France et chargé d’étudier la structure interne et l’activité sismique de la planète. Cependant, ce type d’engins n’est pas conçu pour se déplacer, contrairement aux rovers qui sont dotés de roues.

• Les rovers

Les distances parcourues par les rovers (ou astromobiles) ne cessent d’augmenter au fil du temps : l’engin Sojourner, déposé en 1997, n’avait parcouru que 100 m, contre 45 km entre 2004 et 2018 pour Opportunity. Durant ces road trips, les rovers sont les yeux, les mains et les jambes des scientifiques : véritables laboratoires mobiles ! Mais ce n’est pas sans risque : le rover Curiosity, envoyé sur Mars en 2012, a par exemple subi des pannes électroniques à cause des rayonnements solaires ! Les cailloux tranchants sont aussi en train de dégrader ses roues. Mais Curiosity est coriace : depuis plus de 10 ans, cet engin aussi lourd qu’une Twingo sillonne monts et vallées afin de déterminer si la planète a connu des conditions environnementales favorables à la vie. Sa caméra chimique appelée ChemCam, un instrument scientifique de conception française, lui permet d’analyser la composition des roches. 

Les rovers martiens ont ainsi permis de grandes découvertes scientifiques. Déposé en 2021, Perseverance a par exemple confirmé la présence d’eau, il y a 3,6 milliards d’années, dans le cratère martien Jezero. La NASA et l’agence spatiale européenne (ESA) devraient prochainement travailler en collaboration pour rapatrier sur Terre des échantillons récoltés par Perseverance via la mission MSR (Mars Sample Return). C’est un véritable relais spatial qui va avoir lieu : un premier atterrisseur équipé d’une petite fusée récupérera les tubes d’échantillons apportés par Perseverance. La précieuse poussière martienne dans sa soute, la fusée s’envolera ensuite en orbite martienne où elle sera capturée par un orbiteur européen qui les enverra sur Terre, probablement en 2033. 

Le 2ᵉ volet de la mission européenne ExoMars débutera en 2028, avec le lancement du rover Rosalind Franklin. L’engin sera équipé d’un attirail d’équipements scientifiques pour repérer des formes de vie passée sur la planète rouge. 

• Prochaine étape : les vols habités ?

Les humains sur Mars : science-fiction ou réalité ? Les agences spatiales se creusent la tête depuis des décennies afin de savoir comment envoyer des astronautes vers Mars. Après la Lune, c’est en effet la prochaine étape logique de l’aventure humaine dans l’espace. Mais ce n’est pas une mince affaire, et une multitude de contraintes sont à prendre en compte dans l’élaboration de telles missions.

Le premier défi est technique : construire des fusées, encore plus massives que celles actuelles, pour transporter les dizaines de tonnes de matériel nécessaires à une vie sur Mars - eau, nourriture, équipements et appareils scientifiques. D’autres contraintes relèvent de l’environnement de la planète : les radiations cosmiques qui irradient Mars, ses tempêtes et, évidemment, l’absence d’oxygène. Enfin, les astronautes volontaires devront supporter l’isolement et le confinement, sans possibilité d’une assistance terrestre directe ! Il y a de grandes chances pour que d’ici quelques années, des astronautes aient survolé Mars. Mais pour ce qui est de les faire atterrir, et vivre sur la planète rouge, il faudra encore un peu de patience…

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L'exploration de Mars par la NASA (EN)

Quizz

Sur Mars, on trouve les plus hauts sommets de tout le Système solaire, dont l’Olympus Mons qui culmine à 22 000 m d’altitude. Selon vous, pourquoi trouve-t-on des volcans aussi grands ?

A - Parce qu’il n’y a pas de tectonique des plaques sur Mars.

B - Parce que très peu de météorites s’écrasent sur Mars, ce qui conserve les reliefs.

C - Parce que la planète est si vieille que les volcans ont eu beaucoup de temps pour se développer.

D - Car la gravité est plus faible sur Mars que sur Terre