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, France 2 LMD/IPSL, France 3 IRAP, France

Qu’est devenue l’eau martienne? 2001 2005 Ecoulements récents Sous la croûte martienne? MOC/NASA 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) ESA

La thermosphère – ionosphère Le projet HELIOSARES Afin de reconstituer l’échappement atmosphérique martien, il faut décrire: La magnétosphère L’exosphère La thermosphère – ionosphère & Leurs relations Adapté de S. Bougher

O2+ 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 Thermosphère/Ionosphère (Chaufray et al. 2013) Le GCM LMD avec ionosphère dynamique 190-220 km 1 cm-3 O2+ 103.5 cm-3 103 cm-3

Structures fines dans la queue La magnétosphère Haute résolution x=y=z=60km Log10 O+/cm3 Log10 O2+/cm3 Plume de plasma Structures fines dans la queue Econv Econv Vsw Vsw

Le rôle du champ crustal: Sans champ crustal Avec champ crustal LT=12 Avec champ crustal LT=18 Log10 O+/cm3 x=y=z=80km Maximum solaire Econv Econv Econv Vsw Vsw Vsw Hess et al. 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%

Composante non-thermique L’exosphère Composante non-thermique 1400 1200 1000 800 600 400 200 1400 1200 1000 800 600 400 200 HELIOSARES [Feldman et al. 2011] Thermique Observations Altitude (km) HELIOSARES [Feldman et al. 2011] 1 10 100 1000 1 100 10000 106 108 Densité (cm-3) OI 1304 A intensité (R) Ls=180-210° SZA=68°, Soir Yagi et al. Icarus (2012)

La thermosphère/ionosphère Sans dynamique ionosphérique LT=12 LT=0 O2+ 104 cm-3 LS=0° 190 - 220 km LT=12 LS=0° 103 cm-3 103.5 cm-3 1 cm-3 Variations en fonction de l’activité solaire Chaufray et al. (2013) Avec dynamique ionosphérique

Chaufray et al. (2013) Echappement hydrogène (cm-2.s-1) P = 10-8 Pa 105 105.7 106.3 107 107.7 108.3 109.0 Matin Soir Ls = 90- 120° Ls = 180- 210° Ls = 270- 300° Ls = 0- 30° Latitude Longitude Longitude Longitude Longitude Echappement H Solar max Solar mean Solar min Echappement H2 Chaufray et al. (2013)

& Leurs relations Modèle magnétosphérique (parallélisé, 60 km) Exosphère Modèle exosphérique (multi-espèces 3D, en progrès) Le rôle des lignes de champ sur le GCM (A faire) Ionosphère Thermosphère Terme de chauffage GCM de la surface jusqu’à l’ionopause Vers un modèle auto-consistant capable d’être extrapolé vers des conditions plus extrêmes Complété En cours de réalisation A faire

Instruments plasma et neutre pour la University of Colorado caractérisation de la haute atmosphère, de l’échappement et de leur variabilité PI: B. Jakosky University of Colorado Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN (MAVEN) Mission Lancement: 18 Novembre 2013 Insertion: 16 Septembre 2014