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Communiqué de presse CNRS : Comme sur Terre, la couche d'ozone martienne est contrôlée par les nuages. Les nuages jouent un rôle fondamental dans la chimie de l'atmosphère martienne. C'est ce que vient de démontrer une équipe internationale dirigée par des chercheurs CNRS du Service d'Aéronomie et comprenant deux autres équipes INSU-CNRS. Pour réaliser cette étude, les chercheurs ont introduit, dans un modèle de circulation atmosphérique, la capture des composés hydrogénés HOx à la surface des cristaux de glace des nuages, un processus avéré en laboratoire. Ils ont ainsi montré que l'on parvient à un accord sans précédent entre la couche d'ozone martienne simulée par le modèle et celle qui a été récemment observée par le spectromètre SPICAM à bord de Mars Express (ESA), et cela à toutes les latitudes et saisons.
Sur Terre, on sait que les
interactions entre les espèces chimiques gazeuses et les cristaux de
glace des nuages jouent un rôle fondamental dans la perte de l'ozone
stratosphérique. En effet, ces cristaux de glace transforment les
composés chlorés de l'atmosphère en chlore actif susceptible de
détruire l'ozone. Or, des nuages de glace sont observés fréquemment
dans l'atmosphère de Mars. Les chercheurs ont donc testé l'idée que ces
nuages de glace pouvaient capturer et rendre inactifs les radicaux
hydrogénés HOx qui normalement détruisent l'ozone martien, un phénomène
identifié en laboratoire.
En utilisant un modèle de circulation
générale de l'atmosphère qui tient compte de la photochimie, les
chercheurs ont montré que, en se limitant à la chimie classique en
phase gazeuse, les résultats des simulations ne pouvaient pas expliquer
les concentrations d'ozone observées récemment dans l'atmosphère de
Mars par le spectromètre SPICAM à bord de Mars Express (ESA).
En
tenant compte des processus chimiques qui se développent à la surface
des cirrus terrestres ainsi que de la répartition des nuages observée
sur Mars (ceinture équatoriale à l'aphélie et brumes polaires en
hiver), les scientifiques ont obtenu un accord quantitatif jusqu'à
présent inégalé entre la théorie et les observations, et cela à toutes
les latitudes et à toutes les saisons de la planète Mars. De plus, ce
processus rapproche le modèle des observations de peroxyde d'hydrogène
(H2O2) conduites depuis la Terre, ce qui fournit une indication
supplémentaire du mécanisme proposé.
La capture hétérogène des HOx,
mise en évidence par l'ozone, est également importante pour le gaz
carbonique (CO2) qui compose 95% de l'atmosphère martienne. On sait en
effet que l'atmosphère de Mars doit sa stabilité photochimique aux HOx
produits par la destruction de la vapeur d'eau en présence de
rayonnement solaire. Par l'intermédiaire de cycles catalytiques
similaires à ceux observés sur Terre, les HOx régénèrent en permanence
le CO2 à partir de son produit de photodissociation CO. Si ce mécanisme
semble qualitativement bien compris, la chimie classique ne parvenait
pas à un bilan équilibré entre la perte et la production de CO. Les
résultats obtenus ici apportent la preuve que les nuages jouent un rôle
important dans la chimie de l'atmosphère de Mars, dont il faudra
désormais tenir compte dans l'étude de sa stabilité et de sa capacité
oxydante.
Distribution de l'ozone calculée au printemps de l'hémisphère nord de Mars
(a)avec la chimie classique ; (b) en présence de nuages de glace
Le panneau de droite est beaucoup plus proche des observation
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