Le mystère du nuage martien résolu ? Une physique exotique pourrait expliquer le plus long nuage de la planète rouge
Un immense nuage de 1 800 kilomètres de long, observé au-dessus de Mars, intrigue les scientifiques depuis des années. De récentes recherches ont permis de montrer qu’il se formerait grâce à un processus particulier de formation de glace, jusqu’alors jamais observé.
Chaque printemps et chaque été, durant la saison des poussières dans l’hémisphère sud de Mars, une impressionnante formation nuageuse blanche fait son apparition : l’Arsia Mons Elongated Cloud (AMEC). Ce nuage se forme sous le vent du volcan Arsia Mons, haut d’environ 20 kilomètres. Il se développe en quelques heures seulement et peut s’étendre sur une distance allant jusqu’à 1 800 kilomètres, avant de disparaître rapidement.
Depuis 2018, l’Agence spatiale européenne (ESA) observe ce phénomène récurrent grâce à sa sonde Mars Express. Bien que ce nuage soit identifié comme une formation orographique, c’est-à-dire provoquée par le relief, les modèles météorologiques classiques n’étaient jusqu’à présent pas parvenus à expliquer de manière convaincante son processus de formation.
De la glace qui se forme sans particules de poussière
La situation a changé lorsqu’une équipe de chercheurs dirigée par Jorge Hernández-Bernal, du Laboratoire de météorologie dynamique (LMD) en France, a intégré dans ses simulations un mécanisme jusqu’alors peu étudié.
« Pour reproduire l’AMEC dans nos simulations, nous avons dû prendre en compte des mécanismes physiques inhabituels », explique l’auteur principal de l’étude. « Ces mécanismes sont pourtant décrits dans les manuels de physique, mais ils sont considérés comme théoriques et généralement perçus comme des processus qui ne se produisent pas dans la nature. »
Sur Terre, et probablement aussi sur Mars, les cristaux de glace se forment généralement par un processus appelé nucléation hétérogène. La vapeur d’eau se fixe alors sur des particules déjà présentes dans l’atmosphère, comme des poussières, du sel ou du pollen, qui servent de support à la formation des cristaux de glace.
Mais dans le cas de ce nuage martien, un autre phénomène entrerait en jeu : la nucléation homogène de la glace. Ce processus permet à la vapeur d’eau de se transformer directement en cristaux de glace, sans avoir besoin de particules préexistantes.
« Dans le cas de l’AMEC, la formation du nuage semble pouvoir se produire sans aucune de ces particules », explique Hernández-Bernal. « La vapeur d’eau se transforme directement en particules de glace, sans étape intermédiaire. C’est totalement inattendu. »
Des conditions extrêmes au-dessus du volcan
Pour qu’un tel phénomène puisse se produire, l’humidité relative de l’air doit atteindre des niveaux exceptionnellement élevés.
La très faible densité de l’atmosphère martienne et les dimensions gigantesques du volcan jouent ici un rôle déterminant. Lorsque les masses d’air circulent au-dessus d’Arsia Mons, elles génèrent des ondes atmosphériques capables de soulever l’air humide de plusieurs kilomètres d’altitude en seulement quelques minutes.
Dans ces conditions, la température chute d’environ 30 °C en seulement dix minutes. Parallèlement, l’humidité relative augmente considérablement, permettant à la vapeur d’eau de se transformer directement en glace. Les simulations suggèrent que c’est ce mécanisme qui serait à l’origine de la formation de cet immense nuage allongé.
Pour réaliser leurs calculs, les scientifiques ont utilisé les données recueillies par trois caméras embarquées à bord de la sonde Mars Express. Bien que certains résultats des simulations présentent encore des différences avec les observations réelles, Hernández-Bernal estime que la concordance entre les deux est remarquable.
Colin Wilson, scientifique impliqué dans la mission, souligne l’importance de la sonde : « Mars Express peut également suivre l’évolution du nuage en l’espace de quelques heures, nous offrant ainsi un aperçu unique de phénomènes éphémères qui se produisent sur la planète. »
Publiée dans la revue scientifique Nature Geoscience, cette étude montre comment un processus physique jusqu’alors jamais observé pourrait se produire dans la réalité. Elle soulève également de nouvelles questions sur les mécanismes de formation des nuages, aussi bien sur Terre que sur d’autres corps célestes.
Comme le résume Colin Wilson : « Pour comprendre cet étrange nuage martien, nous avons dû faire appel à une physique inhabituelle. Et ces mêmes mécanismes pourraient également intervenir ailleurs dans le cosmos. »
Référence de l'article
Hernández-Bernal, J., Määttänen, A., Spiga, A. et al. (2026). Homogeneous ice nucleation from water vapour suggested by elongated clouds on Mars. Nature Geoscience.