lundi 20 juin 2016

Le champ électrique de Vénus l'aurait privée d'eau


Des mesures de la sonde Venus Express viennent de donner une explication à l'absence d'eau sur la planète sœur de la Terre : tout viendrait du champ électrique découvert dans son atmosphère.



C'est la première fois que l'on parvient à mesurer un champ électrique sur une planète. Même sur Terre où pourtant il devrait exister un champ électrique constant d'environ 2 V entre la croûte et la haute atmosphère, ce dernier n'a jamais pu être mis en évidence (les orages sont mis à part ici). La sonde Venus Express, lancée en 2005 et dont la mission s'est terminée fin 2014, était munie d'un instrument appelé ASPERA-4 qui contient un spectromètre à électrons et c'est ce dernier qui a permis à une équipe de planétologues de mesurer avec précision le champ électrique vertical de Vénus.
Vénus est appelée la sœur de la Terre surtout du fait qu'elle fait presque exactement la même taille, à quelques centaines de kilomètres près de diamètre. Mais son atmosphère est très différente, composée essentiellement de dioxyde de carbone, un peu d'azote et des traces de dioxyde de soufre. Mais elle est surtout beaucoup plus dense que notre atmosphère. La pression atmosphérique à la surface vénusienne est 90 fois plus élevée que sur Terre. Et la température y est affreuse, du fait d'un effet de serre impitoyable. L'abondance en eau (sous forme de vapeur) dans l'atmosphère de Vénus y est 100 fois plus faible que dans notre atmosphère. Par ailleurs, Vénus ne possède pas de champ magnétique global comme la Terre.
Les planétologues pensent que Vénus aurait pu avoir de l'eau à sa surface aux débuts du système solaire il y a 4 milliards d'années, mais qu'en se réchauffant, cette eau se serait vaporisée puis dissociée sous l'effet du rayonnement solaire. Le vent solaire aurait en effet pu séparer les ions hydrogène et ceux d'oxygène en les empêchant de se recombiner. Mais il existe un autre effet qui peut séparer à jamais les précieux constituants de l'eau : la force électromagnétique. 


Ce qu'ont trouvé les chercheurs menés par Glyn Collinson du Goddard Space Flight Center de la NASA, c'est un champ électrique vertical dans l'atmosphère de Vénus, qui vaut pas moins de 10 volts. C'est 5 fois plus élevé que ce à quoi les chercheurs s'attendaient.
Même si les spécialistes s'attendent à trouver un champ électrique dans toutes les planètes munies d'atmosphère, c'est bien la première fois qu'ils parviennent à en mesurer un. 
Lorsque des ions se forment dans une atmosphère, les électrons étant plus légers que les noyaux d'atomes, les charges négatives se retrouvent en haute altitude tandis que les charges positives se retrouvent au niveau du sol ou à basse altitude. Il s'ensuit l'apparition d'un potentiel électrique vertical. 
Et le champ électrique vertical mesuré par Venus Express est suffisamment fort pour accélérer les ions d'oxygène (chargés positivement) vers le haut, jusqu'à les faire s'échapper de l'emprise gravitationnelle de Vénus. C'est ainsi une nouvelle source, après celle du vent solaire, qui pourrait avoir contribué à la très faible abondance de l'eau observée aujourd'hui dans l'atmosphère de Vénus.

Pour parvenir à mesurer ce champ électrique, les planétologues américains ont étudié 2 ans de données collectées par la sonde. Il y avait 14 fenêtres de 1 minute chacune dans lesquelles la sonde était dans les bonnes conditions pour une mesure du champ électrique. Et ce champ électrique a pu être mesuré à chaque fois, avec la même valeur.
La valeur élevée observée est encore sujette à questions quant à son origine, et les chercheurs pensent que la plus grande proximité de Vénus du Soleil par rapport à la Terre pourrait jouer un rôle. En effet, Vénus reçoit environ le double de rayonnement ultra-violet, qui produit beaucoup plus d'électrons libres et d'ions dans son atmosphère.

En suggérant un mécanisme capable de priver d'eau une planète proche de son étoile, située dans sa "zone d'habitabilité", là où la chaleur de l'étoile permet la présence d'eau liquide propice à la vie, cette découverte impose de vraiment redéfinir ce qu'on appelle une planète "habitable", et pas seulement dans notre système solaire, mais aussi ailleurs, là-haut...

Source :

The electric wind of Venus: A global and persistent “polar wind”-like ambipolar electric field sufficient for the direct escape of heavy ionospheric ions
G.A. Collinson et al.
Geophysical Research Letters (20 June 2016)


Images

(1) Vue d'artiste de l'effet du champ électrique dans l'atmosphère de Vénus (ESA/C. Carreau)

(2) Illustration de la sonde Venus Express (CNES)