Des aurores existent aussi dans le ciel de Mars
Lorsqu’on évoque une aurore, on imagine généralement des voiles verts ondulant au-dessus des paysages nordiques. Ces lumières ne sont pourtant pas réservées à la Terre. D’autres planètes possèdent des émissions aurorales, et
Mars en offre un exemple particulièrement intéressant.
La planète rouge ne dispose plus d’un champ magnétique global comparable au nôtre. Elle conserve cependant des régions de croûte aimantée et une atmosphère avec laquelle les particules énergétiques peuvent interagir. Cette combinaison produit plusieurs types d’aurores, dont les caractéristiques diffèrent des spectacles terrestres.
Le reportage Chasseurs d’aurores martiennes, produit par CNRS Images en 2022, explore cette question à travers les recherches menées notamment à Grenoble. Son intérêt dépasse les seules lumières de Mars : il montre comment une expérience, une hypothèse et des observations peuvent se répondre.
Une collision qui se transforme en lumière
Une aurore apparaît lorsque des particules énergétiques transfèrent de l’énergie aux constituants d’une atmosphère. Des atomes ou des molécules se retrouvent dans un état excité, puis peuvent émettre de la lumière en revenant vers un état moins énergétique.
La couleur dépend notamment des espèces chimiques concernées et des transitions mises en jeu. La lumière devient ainsi une information : sa longueur d’onde renseigne les chercheurs sur les processus physiques à l’origine de l’émission.
Pour découvrir le mécanisme général et son histoire,
la présentation des aurores polaires sur Wikipédia offre des repères complémentaires.
Pourquoi les aurores martiennes ne ressemblent-elles pas toujours aux nôtres ?
Sur Terre, le champ magnétique joue un rôle majeur dans l’organisation des aurores. Il contribue à guider les particules vers certaines régions de la haute atmosphère, notamment aux hautes latitudes.
Mars présente une situation différente. Son magnétisme résiduel est réparti de manière inégale, particulièrement dans les terrains anciens de l’hémisphère Sud. Les champs locaux peuvent influencer l’accès des particules à l’atmosphère et favoriser des émissions dans certaines zones.
Les observations de Mars Express ont permis d’étudier des aurores ultraviolettes localisées en relation avec ces structures magnétiques. D’autres émissions, associées à des particules solaires très énergétiques, peuvent être beaucoup plus étendues.
Source :
ESA — Les aurores nocturnes de Mars étudiées par Mars Express. Crédits : illustration de la sonde, ESA/ATG medialab ; données, J.-C. Gérard et L. Soret, 2015. Réutilisation selon la licence standard ESA. Cette infographie représente des données et des structures magnétiques, pas une photographie du ciel visible.
L’ultraviolet et le visible racontent des choses différentes
Une détection dans l’ultraviolet ne signifie pas qu’un observateur humain aurait vu une lumière à cet endroit. Les instruments spatiaux explorent des domaines que nos yeux ne perçoivent pas.
Les premières aurores martiennes identifiées grâce à
Mars Express ont été annoncées en 2005 dans ce domaine ultraviolet. La question suivante était donc précise : certaines émissions pouvaient-elles également exister à des longueurs d’onde visibles ?
Pour y répondre, les chercheurs ont associé calculs, expériences et campagnes d’observation. Il fallait déterminer les signatures à rechercher et vérifier qu’un signal pouvait être suffisamment intense pour être détecté.
La Planeterrella : une expérience pour explorer les mécanismes des aurores
Au cœur du reportage se trouve la Planeterrella, une expérience développée à l’initiative de Jean Lilensten, de l’Institut de planétologie et d’astrophysique de Grenoble. Elle permet de rendre visibles certains phénomènes qui, dans l’
espace, se produisent à des échelles immenses.
Le dispositif comprend une enceinte transparente, une pompe à vide et des sphères contenant des aimants. Ces sphères servent aussi d’électrodes. Une différence de potentiel électrique produit une décharge dans le gaz présent à faible pression.
Les particules chargées interagissent alors avec les champs magnétiques et le gaz. Des émissions lumineuses apparaissent, offrant un moyen d’examiner les liens entre géométrie magnétique, circulation des particules et lumière.
Une analogie expérimentale, plutôt qu’une planète miniature complète
La Planeterrella ne reproduit pas toutes les propriétés de Mars. Elle isole des mécanismes physiques dans des conditions contrôlées. Les dimensions, les densités et les sources d’énergie restent différentes de celles d’un environnement planétaire réel.
Son intérêt tient à cette simplification. Les chercheurs peuvent modifier certains paramètres et comparer les émissions obtenues. L’expérience aide à formuler des hypothèses qui doivent ensuite être confrontées aux observations.
Le laboratoire montre ainsi ce qui est physiquement possible dans un dispositif donné. Il ne suffit pas, à lui seul, à démontrer que le même phénomène a été observé sur une planète.
En cherchant une aurore, des observateurs découvrent un nuage
Le reportage de 2022 raconte justement la difficulté de passer d’une hypothèse à une identification. Des astrophotographes participent à une campagne destinée à rechercher des émissions aurorales sur Mars depuis la Terre.
Le 17
novembre 2020, Christophe Pellier et Emmanuel Beaudoin photographient une structure lumineuse dans la haute atmosphère martienne. Elle semble émerger du côté nocturne, près de la frontière entre le jour et la nuit, appelée terminateur.
L’observation attire l’attention, mais une analyse approfondie conduit à une autre interprétation. La structure projette une ombre sur la planète : cet indice correspond à de la matière diffusant la lumière solaire, plutôt qu’à une émission aurorale.
Une découverte différente de celle qui était recherchée
Les chercheurs identifient un vaste système nuageux, estimé à environ 3 000 kilomètres d’étendue et situé autour de 92 kilomètres d’altitude. Des cristaux de glace de dioxyde de carbone ou d’eau sont envisagés pour expliquer ses propriétés.
L’incertitude sur sa composition ne supprime pas l’importance de l’observation. Les images et leur analyse ont révélé un phénomène atmosphérique remarquable, grâce à une recherche qui visait initialement autre chose.
Cette découverte illustre la sérendipité scientifique. Elle souligne aussi une règle essentielle : une image spectaculaire doit résister à des explications concurrentes avant de recevoir un nom définitif.
Perseverance détecte une aurore verte depuis le sol martien
Une nouvelle étape est franchie le 18 mars 2024. Le rover Perseverance observe une émission aurorale en lumière visible avec ses instruments SuperCam et Mastcam-Z. Les résultats sont publiés dans Science Advances le 14 mai 2025.
L’observation fait suite à un événement solaire survenu trois jours auparavant. Les équipes suivent la propagation de la perturbation et organisent les mesures du rover pendant une fenêtre favorable.
La signature
détectée correspond à une émission de l’oxygène atomique à 557,7 nanomètres, dans le vert. Les observations depuis le sol sont rapprochées des mesures de particules effectuées autour de Mars, notamment par MAVEN, afin de consolider l’interprétation.
Source :
NASA/JPL — Première détection d’aurores visibles depuis la surface de Mars. Crédits : NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS/SSI. À gauche, l’émission aurorale ; à droite, une observation de comparaison sans aurore, avec Deimos. Réutilisation selon les conditions d’utilisation des images NASA/JPL.
Une détection locale ne signifie pas une photographie prise depuis la Terre
Cette distinction est importante pour relire le documentaire. Perseverance observe depuis Mars, au sein de son atmosphère. Les astrophotographes du reportage cherchent, eux, un signal à travers la distance interplanétaire et l’atmosphère terrestre.
Les deux démarches sont complémentaires, mais leurs conditions instrumentales diffèrent. La
réussite du rover ne doit donc pas être présentée comme l’aboutissement automatique d’une détection terrestre.
L’émission observée est diffuse et discrète. Elle ne ressemble pas nécessairement aux draperies éclatantes des photographies d’aurores boréales. Les résultats suggèrent que certaines aurores pourraient être perceptibles par de futurs astronautes, selon leur intensité et les conditions atmosphériques.
Toutes les lueurs de Mars ne sont pas des aurores
Mars présente également des émissions atmosphériques produites par d’autres mécanismes. Le terme airglow désigne ces lueurs naturelles ; nightglow précise qu’elles sont observées du côté nocturne.
En novembre 2023, l’ESA annonce une détection de lueur nocturne dans le visible avec ExoMars Trace Gas Orbiter. Le mécanisme étudié implique des atomes d’oxygène produits du côté éclairé, transportés par la circulation atmosphérique, puis se recombinant du côté nocturne.
Il faut distinguer ce processus de l’excitation aurorale liée aux particules énergétiques. Une couleur ou une apparence proche ne garantit pas une origine identique.
Source :
ESA — ExoMars étudie une émission verte de l’oxygène martien. Crédit : ESA ; licence standard ESA. Illustration artistique publiée en 2020 pour une émission diurne, utilisée ici pour distinguer les différentes lueurs atmosphériques ; ce n’est pas une photographie d’aurore.
Pourquoi mesurer le spectre de la lumière ?
Le spectre décompose la lumière selon ses longueurs d’onde. Il permet de rechercher des signatures chimiques et de comparer les observations aux modèles.
Les chercheurs croisent cette information avec l’heure, l’altitude, la localisation et l’état de l’environnement
spatial. Une image renseigne sur l’apparence ; ces mesures supplémentaires permettent de tester l’origine du signal.
L’histoire des aurores martiennes montre ainsi pourquoi l’astronomie repose sur plusieurs formes de preuves. Voir une lueur constitue le début de l’enquête.
Une recherche menée entre laboratoires, télescopes et missions spatiales
Les expériences permettent d’examiner des mécanismes. Les modèles calculent leurs conséquences possibles. Les télescopes apportent des observations depuis la Terre, tandis que les sondes et les rovers mesurent l’environnement martien depuis d’autres points de vue.
Le rôle des amateurs est particulièrement intéressant. Un réseau d’observateurs répartis géographiquement peut multiplier les occasions de surveillance et documenter l’évolution d’une structure au fil du temps. Ces contributions prennent toute leur valeur lorsqu’elles suivent des protocoles et sont confrontées à une analyse scientifique.
Les aurores deviennent alors des outils pour étudier les échanges entre le Soleil et une atmosphère planétaire. Leur lumière renseigne sur l’énergie reçue, les constituants excités et l’influence des champs magnétiques.
Pour découvrir la démarche présentée en 2022,
regarder le reportage Chasseurs d’aurores martiennes sur CNRS Images.
Sources et lectures complémentaires
Le ciel martien révèle une planète encore pleine de surprises
L’histoire commence avec une question simple : peut-on voir des aurores sur Mars ? Elle conduit à une expérience sous cloche, à des campagnes de photographies, à la découverte inattendue d’un nuage et à une détection depuis le sol de la planète rouge.
Cette progression montre une science qui avance en distinguant les phénomènes plutôt qu’en les réunissant sous une même apparence. Une lumière peut être produite par des particules énergétiques, une réaction atmosphérique ou un nuage éclairé par le Soleil.
Les aurores martiennes possèdent ainsi une double force. Elles donnent envie de regarder le ciel d’un autre monde, tout en rappelant que comprendre ce que l’on voit demande de mesurer, de comparer et parfois de changer d’explication.