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ExoMars NOMAD révèle de nouvelles informations sur l'atmosphère de Mars

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NOMAD, un instrument embarqué à bord de l'ExoMars Trace Gas Orbiter, a été lancé en 2016 et mesure l'atmosphère de Mars depuis 2018. Récemment, les scientifiques de l'équipe NOMAD ont publié 16 articles, présentant de nouveaux résultats portant sur un large éventail de sujets : la température et la densité atmosphérique; des mesures de quantité de poussière et d’aérosols ; mesures de conditions propices aux nuages de glace de CO2 ; des concentrations de vapeur d'eau, d’ozone, de monoxyde de carbone et des rapports isotopiques ; mesures de luminescence nocturne du ciel ; et des observations de givre et de glace en surface.
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NOMAD est un ensemble de trois spectromètres qui mesurent dans l’ultraviolet, le visible et l’infrarouge. Dans ces régions spectrales, de nombreuses molécules absorbent ou émettent des radiations. Ces caractéristiques nous permettent de déterminer quels sont les gaz présents et leurs concentrations.

La présence (ou non) de bandes d'absorption peut nous en apprendre beaucoup sur l'atmosphère de Mars :

  • Les absorptions du dioxyde de carbone (CO2) nous donnent la température et la densité de l'atmosphère, ce qui nous permet d’améliorer sa modélisation.
     
  • Différents isotopes des mêmes molécules absorbent différemment la lumière du Soleil, ce qui nous permet de mesurer les rapports isotopiques des gaz et de déterminer, par exemple, la quantité d'eau perdue à la surface de Mars au fil du temps.
     
  • Les nuages et la glace en surface présentent également des profils spectraux distincts - réfléchissant ou diffusant la lumière du Soleil - tout comme la poussière et les particules d'aérosol, qui bloquent différentes longueurs d'onde de la lumière du soleil en fonction de la taille des particules présentes dans l'air. Par conséquent, en mesurant différentes longueurs d'onde, nous pouvons détecter et mesurer la poussière et la glace, que ce soit dans les nuages ou à la surface de la planète.
     
  • En mesurant le limbe de Mars, nous pouvons mesurer l'intensité de la lumière rouge et verte émise par l'atmosphère, ce qui est un indicateur de la température et de la densité de l'atmosphère à haute altitude.
     

En effectuant des dizaines de millions de mesures sur plusieurs années, en différents endroits, à différentes altitudes et à différents moments de la journée, nous pouvons cartographier les tendances saisonnières et géographiques, ce qui nous permet de mieux comprendre les processus qui se déroulent dans l'atmosphère de Mars. Ensuite, en corrélant les concentrations observées de différentes molécules entre elles, avec les nuages et avec la taille des particules de poussière, nous pouvons comprendre les cycles et la chimie de l'atmosphère mieux que jamais auparavant.

Cela permet d'améliorer nos simulations et nos modèles de circulation de Mars, car les découvertes nous permettent de mieux comprendre les processus atmosphériques en cours.

Une liste complète des publications est disponible sur le site web de NOMAD

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Figure 2 caption (legend)
Cinq mesures de la température de l'atmosphère prises par NOMAD, de 60 à 95 km au-dessus de la surface de Mars (lignes colorées). À gauche, la température : aux endroits où la température descend en dessous de la ligne de condensation du CO2 (en noir), des nuages de CO2 peuvent se former. À droite, la transmittance, directement mesurée par NOMAD : la présence d'un nuage réduit le signal en transmittance en dessous de 1, comme on l'observe dans les lignes violette, bleue et verte.

L'altitude sur l'axe des y est l'altitude minimale atteinte par la ligne de visée de NOMAD ; les nuages peuvent donc se trouver à une altitude plus élevée que celle indiquée ici, en fonction de la position du nuage le long de la ligne de visée.
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Figure 3 caption (legend)
Évolution saisonnière de l'abondance de l'ozone observée par le spectromètre ultraviolet-visible, pour six plages de latitude différentes jusqu'à 70 km au-dessus de la surface.

Les panneaux de gauche montrent les extractions d'ozone sans aucun filtrage ; dans les panneaux du milieu, nous avons appliqué un filtre de limite de détection (DL), pour supprimer les points où le signal de l'ozone était trop faible pour donner une détection significative ; et dans les panneaux de droite, nous avons appliqué à la fois le filtre DL et un filtre Δχ2 supplémentaire pour supprimer les détections parasites.
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