Voyage à la découverte de Mars

Depuis longtemps, l’Homme est donc passionné par la planète Mars, fasciné par sa couleur rougeâtre. Les premiers écrits relatant l’existence de la planète rouge datent de l’an 2441 avant Jésus Christ, lorsque les astronomes de l’empereur chinois Huang-Ti observent une conjonction planétaire. A quelques jours de l’arrivée du rover Perseverance, le Journal De l’Espace vous propose un dossier en deux parties entièrement dédié à l’histoire de Mars.

Depuis longtemps, l’Homme est donc passionné par la planète Mars, fasciné par sa couleur rougeâtre. Les premiers écrits relatant l’existence de la planète rouge datent de l’an 2441 avant Jésus Christ, lorsque les astronomes de l’empereur chinois Huang-Ti observent une conjonction planétaire. A quelques jours de l’arrivée du rover Perseverance, le Journal De l’Espace vous propose un dossier en deux parties entièrement dédié à l’histoire de Mars.

Bois stuqué et peint représentant Rê-Horakhty
Rê-Horakhty combine un corps d'homme et une tête de faucon surmonté du disque solaire entouré d'un cobra. Il incarne le soleil au zénith. © 2005 Musée du Louvre / C. Décamps

Mars: une planète qui fascine depuis l'Antiquité

Deux mille ans avant notre ère, les astronomes égyptiens s’intéressent aussi à Mars et nomment la planète Rê-Horakhty (Rê, l’Horus de l’horizon). La plupart des civilisations antiques associent déjà l’astre rouge aux pratiques guerrières. 

Au fil des siècles, la planète prendra plusieurs surnoms: considérée comme un dieu maléfique, les indiens l’appelleront Angaraka (le charbon ardent), tandis que les grecs lui donnent le nom d’Arès, fils de Zeus et dieu des batailles assoiffé de sang. C’est finalement sous la domination de l’Empire Romain que la planète prend le nom de Mars, dieu des guerriers et père de Romulus, fondateur de Rome.

Bois stuqué et peint représentant Rê-Horakhty
Rê-Horakhty combine un corps d'homme et une tête de faucon surmonté du disque solaire entouré d'un cobra. Il incarne le soleil au zénith. © 2005 Musée du Louvre / C. Décamps
Portrait de Galileo Galilei
Galileo Galilei, inventeur du télescope, représenté sur une peinture de Justus Sustermans (1636).

Les premières observations

Après la période de stagnation culturelle et scientifique du Moyen-Age, l’Europe de la Renaissance s’intéresse de nouveau à la planète rouge, notamment lorsque le scientifique polonais Nicolas Copernic étudie le mouvement de l’astre pour remettre en question le modèle géocentrique adopté par l’Eglise Chrétienne. 

En 1610, Galilée utilise les premières lunettes astronomiques pour observer Mars, confirmant par la même occasion la forme sphérique des planètes, avant que le napolitain Francesco Montana dessine la toute première carte de l’astre rouge en 1644.

Dessins de Mars, Jupiter et Saturne
Parmis ces illustrations, six figures représentent les faces de Mars observées par Jean Dominique Cassini en Italie. Les dessins datent de février-mars 1666. ©Robert Hooke, Giovanni Cassini

Mars, une planète pas si différente?

Avec le temps, les télescopes se perfectionnent et permettent d’affiner les observations des astronomes. En 1659, Christian Huygens réussit à calculer la vitesse de rotation de la planète et définit déjà le jour martien (aujourd’hui appelé sol) comme étant “équivalent à une journée sur Terre », tandis que Giovanni Domenica Cassini repère pour la première fois la lueur blanchâtre des calottes polaires de Mars. 

L’astronome italien décrit même les formes sombres qui correspondent en fait au vaste réseau de canyons parcourant la zone équatoriale de la planète, une structure morphologique qui ne sera identifiée que 350 ans plus tard par la sonde américaine Mariner.

Dessins de Mars, Jupiter et Saturne
Parmis ces illustrations, six figures représentent les faces de Mars observées par Jean Dominique Cassini en Italie. Les dessins datent de février-mars 1666. ©Robert Hooke, Giovanni Cassini
Illustration de l'artiste brésilien Henrique Alvim Corrêa (1876-1910) pour l'édition belge de La Guerre des mondes, publiée en 1906. La scène représente une attaque martienne. ©Henrique Alvim Corrêa

Mars, un monde habité?

En septembre 1877, Giovanni Schiaparelli profite de la position avantageuse de Mars pour dessiner les structures linéaires qu’il repère à l’aide de sa lunette. L’astronome italien annote alors ses croquis en utilisant le terme de “canaux” pour désigner ce qu’il pense être des formations géologiques naturelles. En passant de l’italien à l’anglais, l’expression traduite perd de son sens initial et semble sous-entendre que les structures dessinées par Schiaparelli sont d’origine artificielle. 

Au début du 19ème siècle, Mars devient le symbole d’une nouvelle course culturelle alors que les sociétés évoluent et que la science-fiction se démocratise. Dans ce contexte, les croquis de l’astronome italien sont repris pour répandre l’idée selon laquelle la surface de la planète rouge serait terraformée par une civilisation extraterrestre.

Des forêts martiennes?

Entre-temps, l’auteur et mathématicien américain Percival Lowell décide de se consacrer à l’astronomie et construit en 1894 son propre observatoire en Arizona pour observer la mystérieuse planète guerrière. Persuadé de pouvoir y trouver une civilisation martienne, l’astronome amateur reprend les cartes de Schiaparelli et finit par conclure que Mars est couverte d’une forêt dense qui serait irriguée par les fameux “canaux” martiens. 

A cette époque, ses théories deviennent rapidement populaires et il faudra attendre la fin des années 1960 et l’envoi des premières sondes spatiales vers Mars pour mettre définitivement un terme au fantasme de Lowell: les fameux “canaux” martiens de Schiaparelli ne sont en fait qu’une simple illusion d’optique.

Carte de Mars par Giovanni Schiaparelli. (1887)
Carte de Mars dessinée par Giovanni Schiaparelli parue dans le Meyers Konversations-Lexikon en 1888.
Les fameux "canaux martiens" dessinés par Percival Lowell
Dessin du globe martien réalisé par Percival Lowell entre 1894 et 1914 représentant les fameux canaux martiens, canaux qui se révélèrent être des illusions d'optiques.

Les caractéristiques de la planète Mars

Mars, la petite soeur de la Terre?

La quatrième planète de notre système solaire est la deuxième plus grosse planète tellurique après Mercure, et sa masse ne représente qu’un peu moins de 11% de celle de notre planète. Du fait de cette différence de taille, la gravité à la surface de la planète rouge est d’environ un tiers de la gravité terrestre, ou encore le double de celle observée sur la Lune. 

Tout comme notre satellite naturel, Mars est dépourvue de champ magnétique global et si un astronaute pouvait un jour marcher à sa surface, il recevrait alors 4 fois la dose de rayonnement reçue par un passager de la station spatiale internationale (ISS). 

Comme on vient de le voir, Mars a depuis toujours intrigué l’Homme du fait de sa couleur rougeâtre, qui est en fait liée à la poussière riche en oxyde de fer recouvrant sa surface, et dont les paysages rappellent étrangement les régions désertiques de la Terre.

Comparaison entre la Terre et Mars
Comparaison à l'échelle de Mars et de la Terre. L'image en couleurs de Mars a été prise par la sonde spatiale européenne Rosetta lors de son survol de la planète en février 2007. La photo de la Terre est quant à elle célèbre: prise le 7 décembre 1972 par l'équipage d'Apollo 17 en route vers la Lune à une distance d'environ 29 000 kilomètres (18 000 mi), on y reconnaît l'Afrique, l'Antarctique et la péninsule arabique.
Gros plan sur le régolithe martien
InSight (acronyme en français : Exploration interne par les sondages sismiques, la géodésie et les flux thermiques) est une mission d'exploration de la planète Mars développée par la NASA et qui s'est posée à la surface de la planète le 26 novembre 2018. Ici en photo: la petite pelle du laboratoire robotique tente d'aider la foreuse à s'enfoncer dans le sol.

Mars, une Terre désertique?

En effet, Mars est parcourue de champs de dunes, d’anciens volcans, de gigantesques canyons et de grands lits de rivières asséchées et ses deux pôles sont recouverts en permanence de glace d’eau et de glace carbonique

Sur cet astre aux paysages familiers, une journée martienne (appelée sol) dure un peu plus de 24 heures, et la planète rouge tourne sur elle-même avec une inclinaison de 25,2° (contre 23,4 pour la Terre). 

C’est notamment cette dernière caractéristique qui explique la similitude des cycles des saisons entre les deux planètes rocheuses.

Mont Sharp photographié par Curiosity
Vue prise depuis le site d'atterrissage de la base du Mont Sharp. Les reliefs les plus éloignés sont à environ 16 km de distance du rover (les couleurs ont été améliorées). La photo a été prise depuis le site d'atterrissage du rover le 23 août 2012. ©NASA/JPL

Une atmosphère 150 fois moins dense

Mais contrairement à la Terre, l’atmosphère de Mars est extrêmement fine: à son maximum, la pression atmosphérique martienne représente celle que l’on trouverait sur Terre à 35 kilomètres d’altitude! Pour expliquer cette différence, les scientifiques pensent que Mars était entourée d’une atmosphère beaucoup plus dense à une époque, avant d’être progressivement érodée par le bombardement solaire suite à la disparition de son champ magnétique. 

Ce phénomène, aussi appelé “échappement atmosphérique”, est toujours en cours. Depuis 2014 l’orbiteur américain Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN) suit ce processus en surveillant les couches atmosphériques hautes exposées aux vents solaires.

Schéma de la mission MAVEN
L'orbiteur MAVEN étudie la haute atmosphère de Mars pour aider à comprendre le changement climatique sur la planète. La mission MAVEN est entrée dans sa phase scientifique le 16 novembre 2014. ©NASA/GSFC

Mars, un charbon ardent glacé

Depuis les années 1970, on connaît plus en détails la composition et les caractéristiques de l’atmosphère martienne, notamment grâce aux mesures réalisées par les deux atterrisseurs du programme Viking

Orbitant en moyenne à 220 millions de kilomètres de notre soleil, la planète rouge reçoit entre 37 et 50% de l’énergie solaire que l’on reçoit sur Terre. 

Pour cette raison, la fine atmosphère martienne peine à retenir la chaleur et l’écart des températures entre le jour et la nuit dépasse parfois les 100°c (degrés celsius). Si la sonde Viking 1 a par exemple mesuré des températures variant de -90 à -30°c, on sait aujourd’hui que la température moyenne sur Mars est de -63°c, avec des extrêmes enregistrés à -143°c et +20°c.

Comparaison des atmosphères de Mars et de la Terre
Mars fait environ la moitié de la taille de la Terre en diamètre et a une atmosphère beaucoup plus fine, avec un volume atmosphérique inférieur à 1% de celui de la Terre. La composition atmosphérique est également très différente, composée principalement de dioxyde de carbone, tandis que la Terre est riche en azote et en oxygène. Des preuves à la surface de la planète rouge suggèrent que l'atmosphère de Mars était autrefois beaucoup plus chaude et humide. ©ESA
Coucher de soleil martien capturé par la caméra du rover Curiosity le 15 avril 2015. Composée de fines particules, l'atmosphère de Mars laisse passer la lumière bleue plus facilement que les autres couleurs.

Une composition chimique bien différente

L’air sur Mars se compose principalement de gaz carbonique (95%), d’azote et d’argon, accompagnés de quelques traces d’autres éléments comme la vapeur d’eau, l’oxygène et l’hydrogène. Par le passé, certaines études spectrographiques ont démontré des taux significatifs de méthane. D’abord attribué à la présence d’une vie martienne par les plus optimistes, ce composé parfois marqueur d’activité biologique peut aussi être issu d’une activité volcanique ou de la chute de météorites.

La vie a-t-elle pu naître sur Mars par le passé? Reste-t-il de l’eau liquide sur Mars? Pourquoi les scientifiques s’intéressent-ils autant à la planète rouge? Pour répondre à ces questions, le Journal De l’Espace vous donne rendez-vous dans quelques jours pour la deuxième partie de ce dossier spécial consacré à Mars!

Pierre-Henri Le Besnerais

Coucher de soleil martien capturé par la caméra du rover Curiosity le 15 avril 2015. Composée de fines particules, l'atmosphère de Mars laisse passer la lumière bleue plus facilement que les autres couleurs.
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Andrea

Super condensé de savoir sur cette fascinante planète, merci!

Ibrahima Diallo

Très bon article. Mars est là plus grande planète tellurique après venus… Je pense que vous vouliez dire plus petite. Franchement, vos articles sont de grande qualité.

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