Sur Mars, suivez le passage de la Terre !

Cet été, la rédaction du magazine « Ciel & Espace » s’est délocalisée sur la planète rouge. Depuis la surface de Mars, l’observation du ciel profond ne change pas vraiment. Ce sont le ballet des satellites et le spectacle des planètes qui surprendront l’astronome amateur terrien.

En ce 10 novembre 2084, les occupants de la première base martienne s’apprêtent à suivre un phénomène inédit : le passage de la Terre devant le Soleil ! Un événement rarissime sur Mars : le précédent a eu lieu tout juste un siècle plus tôt, en 1984. Et pour le suivant, il faudra revenir en 2163 ! De leur position, par 25° de latitude nord entre Syrtis Major et Elysium Mons, les astronautes sont aux premières loges. Le passage de la planète bleue devant l’astre du jour offre une occasion en or de vérifier si nous sommes capables de détecter la vie sur Terre… Étudier l’atmosphère terrestre en spectroscopie, alors qu’elle filtre la lumière solaire, permet en effet d’y déceler les éléments appelés “traceurs de la vie”. C’est par cette méthode que l’on espère trouver des indices de vie sur des exoplanètes.

L’observation est bien plus facile que dans le cas d’une exoplanète passant devant son étoile : avec un filtre solaire, la Terre est un point noir, son petit disque sombre mesure 37”, il est détectable sans grossissement, mais non résolu. À environ 1 rayon solaire, notre planète est suivie dans sa course par la Lune. Invisible sans grossissement, le satellite est détectable aux jumelles et au télescope (toujours avec un filtre). Le Soleil est plus éloigné que sur Terre, mais son éclat ne diminue que de moitié. L’astre brille bien plus par une journée nuageuse sur Terre. L’œil s’adaptant à la luminosité ambiante, il n’y voit aucune différence.

Dès que le Soleil disparaît à l’horizon, le couchant se teinte de bleu, et non de rose comme sur Terre, en raison de la faible densité de l’atmosphère. Le bref crépuscule laisse place à une Voie lactée flamboyante. Le centre galactique se couche en début de nuit. Personne n’a encore aussi bien vu la Voie lactée à l’œil nu. Les astronautes d’Apollo sur la Lune auraient pu le faire, mais ils ont accompli leur mission de jour. Sur Mars, rien de tel : la planète tourne sur elle-même en un peu plus de 24 h. Jours et nuits s’enchaînent comme sur Terre, et la situation est presque aussi idéale que lors d’une nuit lunaire. Certes, il y a bien une atmosphère, mais elle est si ténue qu’elle gêne beaucoup moins les observations que sur Terre. Sauf à de rares périodes où des tempêtes de sable se soulèvent, il fait le plus souvent très beau. Et en raison de la faible pression atmosphérique, les étoiles ne scintillent presque pas.

Un satellite virevoltant…

Peu de temps après la tombée de la nuit, Phobos se lève. C’est la grande attraction du ciel de Mars. Qui n’a jamais mis les pieds là-bas peut imaginer que l’objet est sans intérêt en raison sa faible taille : 26 km. Certes, c’est ridicule comparé à la Lune. Mais il est à seulement 6 000 km de la surface de Mars ! C’est 60 fois plus près que la Lune. À cette distance, il est visible sous un angle de 15’ d’arc, soit la moitié de la Lune vue depuis la Terre. Sa forme de patatoïde est donc perceptible à l’œil nu et les jumelles révèlent ses plus grands cratères. L’objet est relativement lumineux avec une magnitude pouvant dépasser – 8. C’est un éclat intermédiaire entre celui de Vénus et de la Lune vues depuis la Terre.

Le 20 août 2013, depuis le sol de Mars, le rover Curiosity a pu suivre le passage de Phobos devant le disque solaire. © Nasa/JPL-Caltech

Phobos n’est pas visible depuis n’importe quel point de Mars. Il évolue si près de la surface qu’il n’apparaît pas au-dessus de 71° de latitude Nord et Sud. Plus étonnant encore pour un Terrien, il tourne vite, très vite. Il boucle une orbite en 7 h 39 min (à comparer aux 28 jours mis par la Lune) ! Comme Mars tourne sur elle-même, il lui faut un peu plus de temps pour revenir à la même position dans le ciel, mais c’est chose faite au bout de 11 h. Cela signifie également que sa phase évolue presque à vue d’œil. Autre curiosité : Phobos tourne si vite qu’il se lève à l’ouest et se couche à l’est. En fait, son orbite est plus basse que l’orbite synchrone (l’équivalent de l’orbite géostationnaire).

… aux éclipses fréquentes

Cette rapidité et sa proximité avec Mars ont une autre conséquence : les éclipses de Soleil sont fréquentes. Malheureusement, la petite taille de Phobos ne permet pas d’éclipses totales. Ces éclipses atypiques par un corps non sphérique ont été observées pour la première fois en 2004 par le rover Opportunity, puis par Curiosity. Elles ont lieu à chaque orbite ou presque. Les éclipses de Phobos par Mars sont elles aussi très fréquentes : on voit alors le satellite disparaître comme par magie en quelques dizaines de secondes, quand il entre dans l’ombre de la planète.

Peu après le lever de Jupiter en seconde partie de nuit ce 10 novembre 2084, la planète géante est en conjonction avec Phobos à seulement 2°. Une configuration éphémère déformée en quelques minutes seulement. Jupiter est éclatante à la magnitude – 2,2. Sa taille apparente est de 45”, une valeur voisine de celle de la géante quand elle est à l’opposition sur Terre. En fait, depuis Mars, on voit Jupiter dans le meilleur des cas 20 % plus grosse que depuis la Terre, donc jusqu’à 57”. Le changement de point de vue ne fait pas une grande différence. Il est plus intéressant sur un corps comme Cérès, qui deviendra visible à l’œil nu en 2087, avec une magnitude de 5,5.

Quatre fois plus éloigné de Mars, Deimos disparaît parfois derrière Phobos. La proximité de ce dernier permet de discerner ses cratères aux jumelles. © Nasa

Mais où est donc l’autre satellite de Mars, Deimos ? Ce 10 novembre 2084, il ne se montre pas. Il faudra patienter quatre jours pour le voir poindre à l’est dès la tombée de la nuit. Large de 15 km, Deimos est plus discret, avec une taille apparente de 2,5’ tout juste perceptible à l’œil nu. Mais aux jumelles, on le voit aussi bien que la Lune à l’œil nu depuis la Terre. Sa forme patatoïde se distingue nettement. Avec une magnitude dépassant –6, Deimos est 6 à 7 fois plus brillant que Vénus vue depuis la Terre. Il gravite à 23 460 km du centre de Mars, autrement dit, très peu au-delà de l’orbite synchrone (à 20 380 km du centre de Mars). Du coup, sur un laps de temps de quelques heures, l’objet semble presque immobile par rapport à l’observateur ! Les étoiles dérivent peu à peu derrière lui. Résultat insolite : il ne se couche pas pendant trois jours d’affilée ! Il est visible sauf lors de la “nouvelle lune”. Mais dès que le Soleil s’éloigne assez angulairement, il brille à la magnitude – 4 et plus. Il est donc visible en plein jour, comme Vénus depuis la Terre — ce, d’autant mieux que le fond de ciel est plus sombre que sur la planète bleue. Cette situation étrange permet de voir sa phase changer plusieurs fois entre son lever et son coucher.

Quant aux éclipses dans l’ombre de Mars, James Clark indiquait dès 1923, dans son article “Eclipse On Mars”, qu’elles sont plus fréquentes que les éclipses de Lune. Elles ont lieu deux fois par an pour une période de 70 jours, et le satellite disparaît brusquement toutes les 30 heures. Le 16 décembre 2084 par exemple, nos astronautes verront Deimos s’éclipser deux fois entre le moment où il se lève et le moment où il se couche !

Tout comme pour Phobos, les forces de marée de Mars ont verrouillé son mouvement. Il fait un tour sur lui-même exactement dans la durée d’une révolution. Du coup, il présente toujours la même face à Mars. Cette particularité n’est pas très exotique, la Lune fait de même.

Aurores bleues

Pendant cette nuit de novembre 2084, les astronautes auront peut-être la chance de voir le ciel s’embraser d’aurores, comme celles surprises dans l’ultraviolet par la sonde Maven en 2017. Si Mars n’a pas de champ magnétique global, elle possède cependant un champ magnétique résiduel, avec des dipôles localisés sur une grande partie de sa surface. “Ces aurores sont surtout bleues, une lumière émise par le dioxyde de carbone. Un observateur situé sur Mars les verra à l’œil nu”, affirme Jean Lilensten, chercheur à l’institut de planétologie et d’astrophysique de Grenoble, grâce aux simulations informatiques qu’il avait réalisées.

Même si elle ne possède plus qu’un champ magnétique résiduel, Mars connaît des aurores.
Mais celles-ci sont bleues (simulation), et non verte comme sur Terre. © J.-L. Dauvergne

Les aurores ne sont pas garanties d’avance ; comme sur Terre, elles dépendent de l’activité solaire. En revanche, nos astronautes verront probablement des étoiles filantes. Le 7 mars 2004, le rover Spirit en a photographié une pour la première fois, prouvant ainsi que ce phénomène est bel et bien visible sur Mars. Mieux : en raison de la proximité de Jupiter, la planète rouge traverse plus souvent le sillage de comètes, attirées dans son voisinage par la forte gravité de la géante. Pour cette raison, les chercheurs estiment les météores quatre fois plus nombreux que sur Terre ! “Nous pensons que les étoiles filantes ont la même luminosité que celle que nous observons sur Terre”, souligne Apostolos Christou, de l’observatoire d’Armagh.

Dans la chevelure des comètes

Il arrive même à Mars de tutoyer les comètes de très près. Le 19 octobre 2014, la comète Siding Spring est passée à seulement 136 000 km d’elle, soit le tiers de la distance Terre-Lune. Une heure plus tard, la planète a traversé son sillage fraîchement alimenté de particules échappées de son noyau. Les sondes sur orbite n’ont pas observé ce phénomène, car elles ont été mises à l’abri du côté opposé de Mars. En revanche, celles au sol ont enregistré une forte électrisation de l’atmosphère, due au passage à travers le sillage de la comète. D’après ces relevés, un observateur au sol aurait vu plusieurs milliers de météores par heure !

Après le transit de la Terre devant le Soleil, si les astronautes patientent quelques jours encore, ils verront notre planète revenir dans les lueurs de l’aube. Elle se montrera sous la forme d’une belle conjonction avec Vénus le 28 novembre 2084. La Terre est moins brillante que Vénus, car elle réfléchit 30 % de la lumière du Soleil contre 75 % pour Vénus. Elle est néanmoins très lumineuse avec une magnitude de l’ordre de – 1 à – 1,5 le plus souvent. Le 28 novembre 2084, son croissant est encore fin. Elle reste discrète dans les lueurs de l’aube à la magnitude 0,7. Vénus brille d’une généreuse magnitude – 3. La Lune est visible elle aussi, avec une magnitude de l’ordre de 4,6 à cette date. Cet éclat peut descendre à la magnitude 3 lorsque l’élongation est plus importante. La faible distance angulaire entre ces planètes intérieures et le Soleil ce 28 novembre n’est pas trop pénalisante dans la mesure où une fois que le Soleil passe sous l’horizon, la nuit tombe vite en raison de l’atmosphère ténue de Mars. Au télescope, la Terre est bien détaillée, elle se montre sous la forme d’un croissant de 33’’, soit une taille apparente intermédiaire entre celle de Saturne et Jupiter vues depuis la Terre. La Lune est visible dans le même champ à 0,14° à cette date, mais bien entendu cet angle peut être plus ou moins serré en fonction de la position de la Lune autour de la Terre.
On peut aisément imaginer les pensées émues de nos astronautes lorsqu’ils verront à l’œil nu ou au télescope cette Terre si rassurante… mais si lointaine.