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Atelier du Pôle Système Solaire 17 avril 2013
La perte de l’atmosphère Martienne: le projet héliosares et la mission MAVEN
F. Leblanc1, R. Modolo1, J.Y. Chaufray2, F. Forget2, C. Mazelle3, S. Hess1
et al
1 LATMOS/IPSL, France2 LMD/IPSL, France
3 IRAP, France
Atelier du Pôle Système Solaire 17 avril 2013
Sous la croûte martienne?
Vers l’espace?Les vent et flux solaires érodent
l’atmosphère martienne: H (Chaufray et al. 2008)
O (Nilsson et al. 2011) 36Ar/38Ar (Mars~4) < 36Ar/38Ar (Terre~5.3)
(Webster et al. 2013)
Qu’est devenue l’eau martienne?
Ecoulements récents
MOC/NASA
2001 2005
ESA
Atelier du Pôle Système Solaire 17 avril 2013
Adapté de S. Bougher
Afin de reconstituer l’échappementatmosphérique martien, il faut décrire:
Le projet HELIOSARES
La magnétosphère
L’exosphère
La thermosphère – ionosphère
&
Leurs relations
Atelier du Pôle Système Solaire 17 avril 2013
Thermosphère/Ionosphère (Chaufray et al. 2013)• Le GCM LMD avec ionosphère dynamique
O2+
190-220 km
1 cm-3
103.5 cm-3
103 cm-3
Magnétosphère 3D (Modolo et al. 2013)• H+
sw, He++, H+pl, O+, O2
+, CO2+
• Avec les champs crustaux• Couplé au GCM et au modèle exosphérique
Exosphère 3D (Yagi et al, 2012)• CO2 + O thermiques + Non-thermiques O• Couplé au GCM du LMD
Ls=0-30°104 cm-3
103 cm-3
102 cm-3
Atelier du Pôle Système Solaire 17 avril 2013
La magnétosphère
Structures fines dans la queue
Plume de plasma
Econv
Vsw
Econv
Vsw
Log10 O+/cm3
Haute résolution x=y=z=60km
Log10 O2+/cm3
Atelier du Pôle Système Solaire 17 avril 2013
Le rôle du champ crustal: • Pas d’effets notables sur la position du choc
• Structure et densité dans la queue magnétosphérique• La « hauteur » de l’ionosphère (plus haute)
• L’échappement varie de 20%
Econv
Vsw
Econv
Vsw
Econv
Vsw
Log10 O+/cm3
Sans champ crustal
Avec champ crustal LT=12
Avec champ crustal LT=18
x=y=z=80km
Maximum solaire
Hess et al. 2013
Atelier du Pôle Système Solaire 17 avril 2013
L’exosphère
Yagi et al. Icarus (2012)
HELIOSARES
OI 1304 A intensité (R)
Alt
itu
de
(km
)
Observations
Ls=180-210° SZA=68°, Soir
[Feldman et al. 2011]
[Feldman et al. 2011]
HELIOSARES
Thermique
Composante non-thermique
Densité (cm-3)1 100 10000 106 108
1400
1200
1000
800
600
400
200
1400
1200
1000
800
600
400
200
1 10 100 1000
Atelier du Pôle Système Solaire 17 avril 2013
La thermosphère/ionosphèr
eSans dynamique ionosphérique
O2+
1 cm-3103.5 cm-3
103 cm-3
104 cm-3
LS=0°190
-220 km
LT=0LT=12
Variations en fonction de l’activité solaire
Chaufray et al. (2013)
LT=12LS=0°
Avec dynamique ionosphérique
Atelier du Pôle Système Solaire 17 avril 2013
Ls = 0- 30°Ls = 90- 120° Ls = 180- 210° Ls = 270- 300°
Echappement H
Echappement H2
Lat
itu
de
SoirMatin
Longitude
Echappement hydrogène (cm-2.s-1)
105 105.7 106.3 107 107.7 108.3 109.0
P = 10-8 Pa
Longitude Longitude Longitude
Chaufray et al. (2013)
Solar maxSolar mean
Solar min
Atelier du Pôle Système Solaire 17 avril 2013
Modèle magnétosphérique(parallélisé, 60 km)
Modèle exosphérique(multi-espèces 3D, en progrès)
GCM de la surface jusqu’à l’ionopause
Le rôle des lignes de champ sur le
GCM (A faire)Terme de chauffage
Exosphère
& Leurs relations
En cours de réalisation
IonosphèreThermosphère
Complété
A faire
Vers un modèle auto-consistant capable
d’être extrapolé vers des conditions plus
extrêmes
Atelier du Pôle Système Solaire 17 avril 2013
Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN (MAVEN) Mission
PI: B. JakoskyUniversity of
Colorado
Lancement: 18 Novembre 2013
Insertion:16 Septembre 2014
Instruments plasma et neutre pour la
caractérisation de la haute atmosphère, de l’échappement et de
leur variabilité
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