Mars : le mystère du nuage de 1 800 km d’Arsia Mons enfin élucidé !

    Un spectaculaire nuage de glace de 1 800 km de long sur Mars a révélé un phénomène inhabituel : des simulations informatiques confirment que les nuages de glace peuvent se former spontanément dans l’atmosphère martienne, sans avoir besoin de particules de poussière comme noyaux de condensation.

    L’une des spectaculaires images du nuage martien, qui peut périodiquement s’étendre jusqu’à 1 800 km de long, à une altitude d’environ 45 km au-dessus de la surface de Mars. Crédits : ESA.
    L’une des spectaculaires images du nuage martien, qui peut périodiquement s’étendre jusqu’à 1 800 km de long, à une altitude d’environ 45 km au-dessus de la surface de Mars. Crédits : ESA.

    Connue sous le nom de nuage allongé d’Arsia Mons (AMEC, selon son acronyme anglais), cette spectaculaire formation nuageuse de glace d’eau, qui peut s’étendre sur une longueur allant jusqu’à 1 800 km, apparaît de manière saisonnière et temporaire, les matins de printemps et d’été dans l’hémisphère sud de Mars, sous le vent du volcan dont elle tire son nom.

    Son caractère saisonnier, son cycle quotidien et ses dimensions gigantesques fascinent les scientifiques depuis sa découverte en 2018, lorsqu’elle a été photographiée par la caméra de surveillance visuelle (VMC) embarquée à bord de Mars Express, la sonde de l’Agence spatiale européenne (ESA) en service depuis plus de vingt ans.

    Initialement prise pour un panache volcanique actif, cette formation s’est rapidement révélée être un immense nuage orographique, généré par l’interaction entre les vents et le relief du volcan, qui culmine à environ 20 km d’altitude. Ce nuage peut atteindre jusqu’à 45 km au-dessus de la surface martienne. Durant la « saison chaude », il apparaît chaque matin, avant de s’évaporer et de se dissiper progressivement à mesure que le Soleil réchauffe l’atmosphère.

    Malgré des années d’observations et de simulations météorologiques informatiques visant à reproduire le comportement de l’atmosphère martienne, les scientifiques n’étaient jusqu’à présent jamais parvenus à reproduire ce nuage dans toute son étendue. Les mécanismes à l’origine de sa formation et de son évolution restaient donc encore mal compris.

    Sur cette image, on peut observer le nuage qui se forme à proximité du volcan éteint Arsia Mons. On distingue également les signes de l’été en cours dans l’hémisphère sud de Mars, ainsi que le moment de la journée : le tout début de la matinée. Crédits : ESA.
    Sur cette image, on peut observer le nuage qui se forme à proximité du volcan éteint Arsia Mons. On distingue également les signes de l’été en cours dans l’hémisphère sud de Mars, ainsi que le moment de la journée : le tout début de la matinée. Crédits : ESA.

    Cependant, une avancée majeure a été réalisée grâce à une étude très récente, publiée le 7 octobre 2026 dans la revue scientifique Nature Geoscience et signée par Jorge Hernández-Bernal, Anni Määttänen, Aymeric Spiga et François Forget, des chercheurs affiliés au LMD, au LATMOS, à l’IPSL, au CNRS et à Sorbonne Université.

    La découverte des simulations : la glace peut se former sans poussière

    Selon les principes classiques de la météorologie, aussi bien sur Terre que sur Mars, les nuages se forment généralement grâce à un processus appelé nucléation hétérogène.

    Ce mécanisme suppose que, pour que la vapeur d’eau se transforme en minuscules gouttelettes ou en cristaux de glace, elle doit se condenser autour de particules microscopiques préexistantes, appelées « noyaux de condensation », qui servent de déclencheurs à leur formation.

    Or, dans l’atmosphère martienne, les grains de poussière et autres particules en suspension ne manquent certainement pas.

    Cependant, tant que les scientifiques ont limité leurs simulations à ce mécanisme classique, les modèles informatiques n’ont pas réussi à reproduire la longue traînée de cristaux de glace qui caractérise ce nuage, une particularité pourtant observée par les sondes spatiales.

    Ce n’est que lorsque l’équipe de recherche a intégré au modèle météorologique martien un mécanisme microphysique beaucoup plus rare et extrême que les résultats ont changé : le gigantesque nuage est enfin apparu dans les simulations, avec des caractéristiques très proches de celles observées par les sondes spatiales.

    Ce mécanisme, appelé nucléation homogène, désigne un phénomène au cours duquel les cristaux de glace se forment spontanément et directement à partir de la vapeur d’eau, sans nécessiter la présence de particules de poussière servant de noyaux de condensation.

    Ce phénomène n’a toutefois pas encore été mesuré directement dans l’atmosphère martienne : son existence a été déduite à partir de simulations numériques.

    Refroidissement rapide et conditions extrêmes

    Pour que ce processus puisse se produire sans l’intervention de particules de poussière, des conditions physiques extrêmes sont nécessaires, des conditions qui étaient jusqu’alors considérées comme pratiquement impossibles à réunir dans une atmosphère réelle.

    Cette vue détaillée permet d’observer précisément l’endroit où se forme le nuage, avant qu’il ne s’étende sur près de 1 800 km. Crédits : ESA.
    Cette vue détaillée permet d’observer précisément l’endroit où se forme le nuage, avant qu’il ne s’étende sur près de 1 800 km. Crédits : ESA.

    Selon les simulations réalisées par l’équipe de recherche, lorsque les vents remontent rapidement les pentes d’Arsia Mons, dans la ténue atmosphère martienne (dont la densité ne représente qu’environ 1 % de celle de l’atmosphère terrestre et qui est principalement composée de CO₂), l’air subit un refroidissement adiabatique extrême.

    Les températures chutent brutalement d’environ 30 °C en seulement 10 minutes, atteignant des niveaux de froid extrême, inférieurs à 130 K (soit −143 °C).

    Cette baisse spectaculaire de la température provoque une sursaturation exceptionnelle en vapeur d’eau, avec des niveaux pouvant atteindre jusqu’à 100 000 fois ceux habituellement observés sur Terre.

    L’atmosphère devient alors tellement sursaturée en vapeur d’eau que celle-ci gèle spontanément et presque instantanément, formant des cristaux de glace avant même que les particules de poussière présentes dans l’atmosphère puissent jouer leur rôle de noyaux de condensation.

    Mars Express et les implications de cette découverte pour la Terre

    Pour valider leurs simulations informatiques, les chercheurs se sont appuyés sur de nombreuses observations recueillies et transmises par la sonde spatiale Mars Express depuis 2018. Ces données proviennent notamment de la caméra de surveillance visuelle à grand champ (VMC) et de la caméra stéréoscopique haute résolution (HRSC).

    Bien que le nuage reproduit par les simulations ne corresponde pas exactement à celui observé dans la réalité, cette étude apporte la première preuve solide, bien qu’indirecte, que le phénomène de « nucléation homogène » — jusqu’alors considéré comme essentiellement théorique — peut effectivement se produire dans l’atmosphère d’une planète.

    En effet, la nucléation homogène pourrait également expliquer la formation de certains nuages à haute altitude sur Terre, voire sur Vénus, ainsi que d’autres phénomènes atmosphériques inhabituels observés sur différentes planètes.

    Mieux comprendre ce mécanisme sur Mars pourrait ainsi contribuer à affiner les modèles climatiques planétaires et à approfondir notre connaissance de la microphysique des nuages dans l’ensemble du Système solaire.

    Références de l'article

    Jorge Hernández-Bernal, Anni Määttänen, Aymeric Spiga e François Forget. (2026). Nature Geoscience: Homogeneous ice nucleation from water vapour suggested by elongated clouds on Mars.
    Agenzia Spaziale Europea (ESA). (2026). Mars’s oddest cloud may be even odder than we thought.