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Si l'on devait désigner un phénomène principal pour caractériser la planète Mars lors de l'apparition 2003 quel serait-il ? En fait, l'aspect de la planète durant les meilleurs mois de visibilité a été principalement gouverné par l'activité de la poussière. Observer Mars suppose de suivre son évolution au cours de ses saisons : de ce point de vue, le fait le plus important qu'il faut mettre en avant est cette activité, qui pouvait être attendue dans la mesure où les saisons martiennes qui ont été le mieux vues furent le printemps et l'été austral, deux saisons où traditionnellement on assiste à des tempêtes de poussières. Dans cette optique, la saison 2003 n'a pas été tellement différente de celle de 2001, où on avait pu observer un des plus formidables obscurcissement de l'atmosphère martienne. L'évolution d'ensemble a été globalement identique, même si l'intensité de l'activité a été fort différente en 2003 par rapport à 2001.

Dans les deux cas tout semble débuter dans le bassin de Hellas, qui confirme ainsi son statut de site le plus actif de la planète. A chaque fois, au début du printemps austral, des tempêtes de poussières se déclenchent dans le bassin et autour ; dans les deux cas la poussière suit le flux d'ouest de l'hémisphère sud. Au bout du compte la poussière soulevée par les tempêtes se propage dans l'atmosphère et on assiste à un obscurcissement de cette dernière. Les similitudes s'arrêtent là cependant, car en dépit de leur puissance évidente au début du mois de juillet, les tempêtes de 2003 se sont rapidement calmées en quelques jours, sans extension comme en 2001. Le résultat est, contrairement à 2001, un obscurcissement tout relatif et largement passé inaperçu.

Les tempêtes principales se sont déclenchées le 1er juillet dans Hellas. Malheureusement, cette partie de la planète était alors invisible depuis la France, et c'est aux Etats-Unis que le phénomène a été observé. Depuis l'Europe on a quand-même pu voir un certain nombre de choses intéressantes. Dans les derniers jours du mois de juin, de petites tempêtes surviennent dans Isidia Planitia, un ancien bassin d'impact à l'est de Syrtis Major (autrefois siège de tempêtes plus importantes), comme ici à gauche les 24 et 28 juin (celle du 28 apparaît notamment sur une image de la sonde MGS). Dans les premiers jours du mois de juillet, si le coeur de le tempête ne peut être observé, les images détectent quand même une extension de l'activité vers l'est : ainsi, les deux images ci-dessus à droite montrent que Hesperia et la partie ouest de Mare Cimmerium sont masqués par un nuage de poussières.

Habituellement, lors des grandes tempêtes, l'activité se propage en suivant la direction des vents dominants dans les latitudes tempérées de l'hémisphère sud, qui viennent de l'ouest. En 2001, entre le 24 juin et la mi-juillet, de nouveaux foyers de tempêtes se sont ainsi déclenchés toujours plus à l'est, aboutissant à l'encerclement complet de la planète. Ce scénario ne s'est pas produit en 2003 comme on l'a déjà évoqué ; pourtant, les images montrent que la poussière avait bel et bien commencé à suivre le flux d'ouest au début de la tempête :

Cette extension de la poussière ne s'est pas faite par l'apparition de nouvelles tempêtes, mais par un simple transport du matériau, soulevé plus à l'ouest, par les vents martiens. Ce phénomène est très difficile à détecter, c'est pourquoi ici on peut s'appuyer sur les courtes longueurs d'onde. Sur ces images réalisées grâce à un filtre bleu, on aperçoit une nette tache blanche près du limbe sud-ouest, tous les jours au début du mois de juillet. Le filtre bleu, sur Mars, révèle la vapeur d'eau organisée en "nuages blancs". Or, la poussière contenue dans l'atmosphère de la planète constitue un support idéal pour les molécules d'eau qui s'y accrochent et se font de cette manière "transporter". C'est ce qui permet ici de révéler le déplacement de la poussière sans formation de "tempêtes". Au même moment, de l'autre côté de la planète, du côté de Noachis, un nuage de poussières assez furieux "dévaste" la région de Deucalionis.

L'activité de tempête se calme très rapidement au bout de quelques jours et à la mi-juillet, aucun nuage de poussière ne se développe plus. La situation semble revenir à la "normale" d'avant les tempêtes, comme peuvent le confirmer cette comparaison d'images du bassin de Hellas réalisées sur un peu plus d'un mois :

L'image du 22 juillet 2003 a été réalisée moins de deux semaines après la fin des nuages de poussières déclenchés dans la région de Hellas (Hellas est un immense, ancien et très profond bassin d'impact, de forme ronde ici sur ces images au sud de Syrtis Major). Un montant important de poussière est encore en suspension dans l'atmosphère du bassin ; ainsi les détails de la surface sont, à cet endroit, quasiment invisibles, et Hellas semble rond et d'un rose nettement plus clair que beaucoup des déserts martiens. Le point à noter surtout est que la limite sud du bassin semble ici bien délimitée ; or, cette limite, contrairement à son équivalent au nord, ne se discerne absolument pas sur les taches sombres du sol ; c'est donc la présence de poussières à l'intérieur du bassin qui souligne cette limite géologique (par contraste de couleur avec les régions alentours). Sur l'image du 1er août, On distingue encore cette différence de couleur de Hellas, la "limite sud" (toujours un phénomène atmosphérique), et le contraste des taches sombres sur le sol du bassin (Zea Lacus et cie) est toujours faible, quoiqu'un peu moins que le 22 juillet. Le 31 août au contraire, ces indices qui trahissaient la présence de la poussière dans l'atmosphère de Hellas ont disparus : les détails de la surface sont aussi sombres que les régions situées au sud, la "limite sud" est invisible, la couleur du bassin est à présent plus terne. On voit ici le processus de redéposition de la poussière.

Il serait érroné cependant d'en déduire que l'histoire se termine ici : cette activité a surdéterminé le climat martien pendant toutes les semaines qui ont suivi les nuages de poussières. En effet, un montant important de cette poussière a été soulevé par les tempêtes ; elle s'est disséminée dans l'atmosphère de la planète, et comme en 2001 cela a eu deux effets visibles : l'obscurcissement de l'atmosphère et son réchauffement.

L'obscurcissement de l'atmosphère martienne se révèle de deux façons : la diminution du contraste des détails de la surface tout d'abord, et la présence de la brume de poussière qui provoque ce manque de contraste ensuite.

En 2003 néanmoins cet obscurcissement a été particulièrement subtil, au point de passer assez largement inaperçu. Au contraire de ce qui s'était passé en 2001, les tempêtes n'ont en effet pas duré assez longtemps pour créer l'oblitération des détails de la surface à laquelle nous avons assisté il y a trois ans. Il est d'ailleurs très intéressant de noter que les premiers à signaler cette subtile diminution de contraste à l'heure du triomphe de l'imagerie numérique ont été des observateurs visuels (et bien entendu expérimentés). Ce paradoxe s'explique presque uniquement par des traitements d'image inadaptés à ce type de phénomène (lire à ce sujet la page sur le traitement des images de Mars). L'image ci-contre nous permet de nous rendre compte de ce phénomène - les mêmes longitudes martiennes sont ici observées à un mois d'intervalle, c'est à dire au tout début de l'activité de l'hémisphère de Syrtis Major, et ensuite à un moment où la dissémination de la poussière a été complète. Le contraste semble bel et bien diminué sur l'image du 11 août par rapport à celle du 6 juillet.

La présence de la brume de poussière qui provoque cet obscurcissement a été un des détails les plus difficiles à mettre en évidence. Il s'agit de faire ressortir un voile de poussière peu épais et peu dense, au-dessus d'une surface qui montre à peu près les mêmes teintes... Certaines images parmis les plus réussies y parviennent. La brume se montre alors comme un voile d'une couleur un peu plus "jaune", présent au moins sur une partie du disque - surtout vers le limbe éclairé, dans la mesure où à cet endroit l'épaisseur de l'atmosphère que nous voyons est plus importante. Ici à gauche sur cette image du 23 juillet 2003, cette brume jaune est visible en haut à droite à l'ouest de Noachis ; elle est également observable sur l'image du 11 août ci-dessus sur la partie ouest de la planète (sud-ouest surtout).

La présence de poussières dans l'atmosphère de Mars réchauffe cette dernière, car elles absorbent la chaleur reçue du Soleil. Ceci a un effet bien concret - la raréfaction de la présence des nuages blancs, composés de vapeur d'eau condensée. L'élévation (relative) de la température gêne en effet cette condensation dans les conditions propres à la planète. En 2003 comme en 2001, il est facile de mettre en évidence à l'aide d'un filtre bleu cette nette diminution de la présence des nuages blancs à cause des poussières en suspension.

Ici à gauche, l'image bleue du 31 mai 2003 (pourtant d'une qualité médiocre), démontre sans problème la présence importante des fameux "nuages orographiques" qui se forment souvent au-dessus des volcans de Tharsis en fin d'après-midi. Ces nuages se voient sur les images jusqu'à la fin du mois de juin ; ils disparaissent presque entièrement dès le début juillet, réagissant rapidement au soulèvement de la poussière dans l'hémisphère opposé. Ici sur l'image bleue du 11 août, seul subsiste le nuage propre au Mont Arsia, les autres sommets de Tharsis en sont totalement dépourvus. Le reste de l'atmosphère semble dénué de tout nuage blanc, mis à part le bord du voile polaire nord automnal (en bas de l'image).

En l'absence de nouvelles tempêtes mise à part la brève activité dans Chryse à la fin du mois de juillet, aucune activité ne s'est plus déclenchée après ce mois. En conséquence, les effets de la présence de la poussière de l'atmosphère de Mars ont lentement commencé à s'affaiblir. Si le mois d'août constitue l'apogée de ces effets, c'est dès septembre 2003 que certains signes de retours à la normale commencent à se distinguer. On note d'abord une augmentation sensible de la présence des nuages de vapeur d'eau ; outre les brumes matinales qui sont très épaisses, mais qui étaient difficiles à voir en raison de la phase de la planète avant la fin du mois d'août, les nuages blancs semblent trouver plus de facilité à apparaître en cours de journée martienne, ce qui prouve que la température de l'atmosphère a diminué.

La réapparition des nuages blancs

Sur cette image à droite obtenue à l'aide d'un filtre W47 (et filtre anti-infrarouge) le 15 septembre 2003 à des longitudes comparables aux deux images bleues du 31 mai et 11 août ci-dessus, on observe une très nette augmentation de la présence de la vapeur d'eau, condensée en nuages blancs dans la haute atmosphère martienne, en particulier en toute fin de matinée dans Amazonis. Sur la gauche le nuage orographique d'Arsia est toujours bien visible.

Cette image révèle également un autre phénomène un peu plus remarquable - au beau milieu de la masse de nuages blancs qui occupent la partie "droite" de l'image, on remarque une zone assez sombre avec des bords nets. Ce type de phénomène semble également être un effet de la fin de l'influence des tempêtes de juillet :

C'est également courant septembre qu'un type de détail assez particulier devient observable. En effet, les images semblent montrer des zones sombres anormales. Don Parker parle même de taches d'albedo anormales (anomalous albedo features). Ici sur ces images du 23 septembre 2003, l'image en couleur présente une de ces zones sombres (indiquée par la flèche). En réalité, (selon une explication donnée par Masatsugu Minami de l'OAA) il s'agit d'un phénomène atmosphérique et non d'un phénomène de surface. Cette "tache" trahit l'emplacement d'une zone de l'atmosphère où la poussière n'est plus présente - le voile de poussières jaune a commencé perdre son uniformité. En l'absence de poussières, la vapeur d'eau qui forme les nuages blancs ne trouve plus de support (cf. plus haut) ; il se crée alors une zone où l'atmosphère est extrêmement transparente. Ce qui provoque une nette augmentation du contraste des détails de la surface... La nature atmosphérique du phénomène est prouvée par sa présence incontestable dans le bleu (ici, le détail le plus sombre du disque dans les courtes longueurs d'onde). Le phénomène s'est largement amplifié durant le mois d'octobre 2003, provoquant de remarquables "ouvertures" dans le ciel de Mars.

L'apparition de ces "trous de transparence", et leur analyse erronée de départ comme relevant de phénomènes de surface (l'auteur de ces lignes pour sa part pensait à des reliefs se dégageant au-dessus des brumes matinales, explication qui aurait de toutes façons explosé en plein vol devant le développement de l'activité en octobre), est sans doute caractéristique de notre tendance à "oublier" l'existence de l'atmosphère martienne, il est vrai extrêmement ténue ! D'autres erreures d'interprétation trouvent certainement leur origine dans ce biais.

L'opposition de Mars en 2003 a eu lieu vers la fin du printemps austral martien, au moment où la planète passe par son périhélie. Ce moment est tenu comme le début officiel de la plus importante des "saisons des tempêtes". En conséquence, dans les semaines qui suivirent l'opposition, beaucoup d'amateurs dans le monde "s'attendaient" (sinon espéraient ;-)) ) à assister au déclenchement de la Grande Tempête. La moindre suspicion d'augmentation de l'éclat du bassin de Hellas, généralement considéré comme le principal foyer, était reportée avec célérité. Il est cependant presque certain que le simple albédo du nord du bassin, beaucoup plus clair et orange que les régions adjacentes, était la seule et unique raison de ces phénomènes - la plupart du temps en plus une simple surexposition de la zone, incorrectement traitée, était également en cause. Bref rien ne semblait vouloir se passer, et c'est alors que le désintéressement gagnait déjà les observateurs, au mois de décembre 2003, qu'une activité très importante s'est déclenchée.

L'alerte est lancée le 13 décembre par Don Parker qui a produit des images d'une large et brillante tempête de poussière dans Chryse (le phénomène est bien entendu suivi avec précision par la sonde Mars Global Surveyor avec son TES). En quelques jours d'importants nuages de poussières se propagent vers l'ouest mais surtout vers l'est, suivant certainement la direction des vents dominants. Une fois de plus malheureusement l'Europe n'a pu assister qu'à une petite partie du phénomène, quoiqu'un peu plus importante qu'en juillet :

Voici une planche permettant de se rendre compte de l'évolution de l'activité. A titre de comparaison une image "sans tempête" du 6 novembre 2003 est présentée. Trois "repères", choisis dans les taches sombres de la planète, permettent de bien visualiser les endroits affectés par la poussière. Ainsi le 14 décembre, le lendemain de l'alerte, les trois repères sont toujours visibles : il n'y a aucun nuage de poussière sur cet hémisphère de Mars. Le 15 décembre par contre, le repère n°2, Mare Serpentis, a disparu ! A son emplacement on note alors, juste sur le terminateur, une zone jaune : il s'agit du bord avancé d'un très gros nuage de poussières s'étendant loin vers l'ouest et la région de Chryse. Le 16 décembre, le nuage en question a continué d'avancer, il est à présent bien visible sur l'image, et d'un orange brillant à l'oculaire du C14 utilisé pour ces observations. Le 17, malgré une stabilité atmosphérique dégradée par rapport aux jours précédents, on voit que les nuages ont atteint le bassin de Hellas, mais ils occupent surtout Noachis de ce côté-ci de la planète.

Par la suite l'activité a continué de façon assez soutenue dans l'hémisphère de Mare Erythraeum, mais il apparaît qu'elle ne s'est pas vraiment étendue à l'autre hémisphère (au maximum elle a quand même du couvrir 180° en longitude), et les sites-clés que ce sont Hellas et Solis Lacus sont restés atones. Au début janvier 2004, en-dehors de quelques endroits cette tempête semble terminée.

Même si comme on l'a vu certains points de comparaison peuvent être établis entre 2001 et 2003 du point de vue de l'activité de la poussière sur Mars, il reste qu'après les tempêtes majeures et inattendues de 2001, celles de 2003 apparaissent nettement plus "classiques". La théorie des tempêtes sur Mars explique en effet qu'une tempête majeure doit "normalement" attendre au moins le périhélie et la fin du printemps austral (Ls 250-270) pour pouvoir se déclencher (cette année, cette période a eu lieu à partir de la fin août et pendant tout le mois de septembre environ). Au cours du printemps austral, la calotte polaire sud se sublime progressivement, envoyant de plus en plus de dioxyde de carbone (CO2) dans l'atmosphère ; la pression atmosphérique augmente, ainsi que la température du fait du rapprochement de la planète par rapport au Soleil, ce qui provoque un accroissement de la force des vents. C'est alors que des tempêtes majeures peuvent se former.

C'est pourquoi l'activité de 2001 avait été si surprenante. Elle avait en effet commencé dans les tous premiers jours du printemps austral martien (24 juin 2001, Ls 184), avec une saison martienne d'avance, à un moment où les conditions exposées ci-dessus n'étaient absolument pas réunies (d'autres types d'explication ont donc du être trouvés). Mais, l'activité de 2003 semble au contraire pouvoir s'adapter plus facilement à ce canevas explicatif. Le premier départ de tempêtes s'est produit vers le milieu du printemps austral (Ls 213, 30 juin 2003), ce qui n'est pas rare (on peut citer le cas des oppositions de 1988, 1997 et 1999 par exemple), et l'activité s'est rapidement arrêtée en dépit d'un début prometteur, fort semblable à celui de 2001. Cet arrêt peut très bien s'expliquer par le fait que la saison martienne n'était pas suffisamment avancée pour que de telles tempêtes puissent avoir une bonne probabilité de s'étendre.

Autre point assez classique est le deuxième pic d'activité des tempêtes en décembre. Le fait que les tempêtes de forte importance puissent aller "par deux" semble communément admis, depuis 1977 et ses deux "pics" - comme en 1988 (mai et novembre). La sonde MGS a par ailleurs détecté deux moments de plus forte activité, toujours une au printemps austral et une deuxième dans l'été austral en 1999, et en 2001 (la grande tempête et un accroissement du nombre de petits nuages de poussières début 2002). 2003 répond encore une fois à ce critère, avec un pic d'activité à Ls 215 et un autre à Ls 315 (milieu de l'été austral), soit la limite extrême en terme de saison martienne, des tempêtes majeures. D'autre part le fait qu'il y ait eu ces tempêtes vers Ls 215 en juillet 2003 peut expliquer en partie l'absence d'activité au moment de l'opposition à Ls 250, étant donné qu'après une forte activité il semble nécéssaire qu'un peu de temps passe avant que d'autres nuages de poussières puissent se former.

Peut-être moins classique est la forte participation de la région de Chryse aux tempêtes de 2003. 2001 avait vu la participation des deux sites les plus classiques pour le départ de nuages de poussières - Hellas et Solis Lacus. Mais cette fois, deux évènements se sont produits dans Chryse : un bref fin juillet 2003 (parti de Mare Acidalium en fait), mais surtout un majeur en décembre 2003, et apparemment nous ne disposons d'aucun autre phénomène semblable, aucun relevé de tempête majeure partie de cette région, surtout si l'on prend en compte la saison relativement avancée (Ls 315). Une explication intéressante est peut-être celle de Richard Mc Kim, Directeur de la section Mars de la BAA, pour qui les sites de départs de tempêtes pourraient changer au cours du temps. Rappelons-nous par exemple que pendant une bonne partie du XXème siècle (du temps d'Antoniadi puis de Slipher), le bassin d'Isidis Planitia juste à l'est de Syrtis Major voyait "fréquemment" le départ d'une activité importante - mais cela ne s'est plus produit depuis fort longtemps. L'apparition 2005 sera une autre occasion de tester toutes ces hypothèses.

Christophe Pellier, Coordinateur de la Section Mars et planètes telluriques de la SAF