Comment mars a perdu son atmosphère ?

La Terre doit son atmosphère épaisse à un noyau liquide en convection qui entretient un champ magnétique global. Ce bouclier dévie le vent solaire, ce flux permanent de particules chargées émis par le Soleil. Mars a possédé le même dispositif : les magnétomètres de la sonde Mars Global Surveyor ont détecté dans les terrains les plus anciens de l'hémisphère sud des aimantations rémanentes, fossiles d'une dynamo aujourd'hui éteinte. Plus petite que la Terre, la planète s'est refroidie plus vite, son noyau a cessé de brasser et le champ s'est effondré il y a plus de quatre milliards d'années.

Dès lors, le vent solaire a frappé directement la haute atmosphère. Il y arrache des ions et les emporte dans l'espace, un processus que la mission MAVEN, en orbite depuis 2014, a été conçue pour quantifier. Sa mesure : une perte moyenne d'environ 100 grammes par seconde, multipliée par plusieurs lors des éjections de masse coronale. Extrapolée sur des milliards d'années, l'érosion suffit à expliquer le passage d'une atmosphère assez dense pour maintenir de l'eau liquide à la pellicule actuelle.

S'y ajoute un handicap structurel. Avec un peu plus du dixième de la masse terrestre, Mars retient mal les molécules légères : l'hydrogène issu de la dissociation de la vapeur d'eau s'échappe par simple agitation thermique, entraînant la perte irréversible de l'eau. Le rapport isotopique mesuré dans l'atmosphère martienne, enrichie en deutérium, garde la trace de cette fuite sélective.

L'atmosphère actuelle, composée à plus de 95 % de dioxyde de carbone, exerce une pression moyenne d'environ 6 hectopascals au sol, moins d'un centième de la pression terrestre. Trop ténue pour de l'eau liquide stable, mais suffisante pour porter des tempêtes de poussière planétaires et freiner les atterrisseurs.