Cloudspotting on Mars

Nuages mésosphériques sur Mars et pourquoi nous les étudions

Les nuages sont une caractéristique familière dans les atmosphères des planètes. Parce qu'ils peuvent à la fois réchauffer et refroidir l'atmosphère, ils sont importants pour comprendre la météo et le climat des planètes. Sur Mars, des nuages glaciaux peuvent se former haut dans l'atmosphère (au-dessus de 50 km, environ 30 miles), dans la "mésosphère", appelés "nuages mésosphériques". Ces nuages sont intéressants pour plusieurs raisons. Bien que Mars soit une planète sèche, il y a de la vapeur d'eau dans l'atmosphère qui peut former des nuages de glace d'eau. Cependant, parce que l'atmosphère de Mars est composée presque entièrement (95 %) de dioxyde de carbone et qu'elle est froide, des nuages de glace de dioxyde de carbone (pensez à la glace sèche !) peuvent également se former.

Voici un exemple de nuage mésosphérique vu depuis le sol par le rover Curiosity de la NASA. [Crédit : NASA/JPL-Caltech/MSSS]

Quelques questions importantes concernant ces nuages :

• Qu'est-ce qui fait que l'atmosphère devient suffisamment froide pour que le dioxyde de carbone gèle ?
• Comment les nuages changent-ils du jour à la nuit, ou pendant différentes saisons, ou certaines années plus que d'autres ?
• De quoi sont faits les nuages ?

Notre objectif avec ce projet est d'abord de trouver et de cartographier ces nuages pour créer une base de données qui nous aidera à répondre à de telles questions.

Notre ensemble de données, comment nous trouvons des nuages et pourquoi nous avons besoin de votre aide

Pour cela, nous examinerons les données acquises par le Mars Climate Sounder (MCS) à bord de l'Orbiteur de Reconnaissance de Mars (MRO). Le MCS est un instrument qui regarde l'horizon de la planète dans l'infrarouge et le visible pour mesurer la température, la glace d'eau et la teneur en poussière de l'atmosphère sur Mars (McCleese et al., 2007). Dès le premier jour où le MCS a envoyé des données sur Terre, des caractéristiques étranges ont été observées à haute altitude. Ces caractéristiques ont une forme en arc ou en boucle et ont depuis été reconnues comme étant des nuages (voir la figure ci-dessous).

Les formes en arc se produisent parce que l'altitude apparente du nuage change lorsque le vaisseau spatial se déplace le long de son orbite, comme indiqué dans la figure ci-dessous à gauche (Diagramme de géométrie de Sefton-Nash et al., 2012). Lorsque le vaisseau spatial se déplace des points 0 à 1, 2 et 3, le MCS observe une partie différente de l'atmosphère (continuant à regarder le limbe), de sorte que l'altitude apparente d'un nuage (z') augmente à partir de la surface. Le sommet de l'arc en altitude (point 3) représente l'altitude réelle du nuage. Une fois que le vaisseau spatial passe aux points 4 et 5, le nuage semble descendre en altitude, ce qui complète la forme en arc. Les arcs ont été observés depuis le début de la mission, et maintenant il y a... plus de 15 ans (!) d'observations du MCS. Pour trouver ces nuages, nous examinerons la radiance, la chaleur émise, mesurée par le MCS dans toutes ses bandes spectrales (qui regardent dans différents longueurs d'onde dans l'infrarouge et le visible) et identifierons les pics des arcs. À partir de ces identifications, nous déterminerons la localisation et l'heure pour créer des cartes curées par des scientifiques citoyens des nuages mésosphériques à travers Mars.

Objectif à long terme

Tout d'abord, nous espérons que vous et d'autres scientifiques citoyens nous aiderez à trouver des nuages pendant l'Année Martienne 29 (Mars met 687 jours pour faire le tour du soleil), qui s'est déroulée de décembre 2007 à octobre 2009. Avec une année martienne complète de nuages identifiés, nous pourrons déterminer comment les nuages mésosphériques changent au cours des différentes saisons sur Mars, et comparer dans quelles bandes spectrales les nuages sont observés afin de comprendre quels types de nuages se forment à différents moments. Ces résultats serviront de jeu de données "vérité terrain" pour un algorithme d'apprentissage automatique afin de déterminer la précision de ce modèle à identifier les nuages trouvés par les scientifiques citoyens. Avec un modèle utile, nous pourrons rechercher plus rapidement d'autres années pour trouver des nuages supplémentaires et étudier comment ces nuages changent d'une année à l'autre. Cependant, nous aurons probablement besoin de plus d'aide de scientifiques citoyens comme vous pour comprendre ces changements. Nous prévoyons également d'ajouter des observations des années martiennes 30 et 31, où la planète rouge était beaucoup moins poussiéreuse que l'année précédente, et où le MCS a commencé un nouveau mode d'observation qui regardait la planète d'une manière différente, permettant d'étudier différents moments de la journée (normalement, le MCS observe vers 3 heures du matin et 15 heures sur Mars).

Ressources pour en savoir plus sur Mars et les nuages !

Vous voulez en savoir plus sur Mars ?

• Commencez ici si vous aimez lire ou ici si vous préférez les vidéos.
• Ensuite, "visitez" Mars en réalité virtuelle avec Access Mars, grâce au Jet Propulsion Lab de la NASA et à Google.
• Explorez Mars avec le Programme d'Exploration de Mars de la NASA.
• Plongez dans le sujet des nuages dans la mésosphère de Mars.

Ou sur les nuages mésosphériques sur Terre ?

• Apprenez-en plus (et regardez des vidéos impressionnantes !) sur les nuages mésosphériques sur Terre.