Mars
13 - Images 3D- glaciers - observations

   Dans ce chapitre, nous allons, entre autres, admirer des images en 3D, puis comprendre l'existence des glaciers, la tectonique et enfin observer et dessiner.


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  1. Cratère 3D dans Cerberus Plain

Pour voir cette vision stéréoscopique il suffit de loucher de façon à former une 3e image virtuelle.
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Un cratère dans Cerberus Plain
NASA/JPL/Malin Space Science Systems
http://www.marsunearthed.com/CrossEyed_3D/CerberusPlainsCrater_X3D.JPG

 

  1. Lycus Sulci en 3D

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Lycus Sulci en 3D
NASA/JPL/Malin Space Science Systems
http://www.marsunearthed.com/CrossEyed_3D/LycusSulci_X3D.JPG


Localisation de Lycus Sulci
NASA/JPL/Malin Space Science Systems
http://www.solarviews.com/browse/mgs/shoreln1.jpg

   Des avalanches de poussières, appelées aussi traînées, se produisent dans plusieurs terrains martiens. L'accumulation de dépôts de poussières sur la surface des teintes brillantes sur les images de la caméra thermique THEMIS. Chaque avalanche de poussières laisse une trace plus sombre montrant le sol qui est alors exposé à l'atmosphère. Ces avalanches de poussières se sont produites sur les pentes de Lycus Sulci au nord d'Olympus Mons.

  1. Arabia Terra en 3D

Arabia Terra en 3D
NASA/JPL/Malin Space Science Systems
http://www.marsunearthed.com/CrossEyed_3D/ArabiaTerraStratigraphy_X3D.GIF

   Ces couches  sédimentaires fournissent un enregistrement des changements répétés et épisodiques qui se sont produits à un moment donné  dans le passé martien. Les couches sont presque horizontales et d'autres sont inclinées. Cet état suggère que les sédiments qui créèrent ces couches furent déposés à partir du dessus, peut-être par précipitation dans l'atmosphère ou dans l'eau qui se trouvait là.

 

  1. Aram Chaos en 3D

 Cette image de la caméra MOC de Mars Global Surveyor (MGS) représente des couches sédimentaires dans Aram Chaos, près d' Ares Vallis. Aram Chaos est un cratère d'impact presque complètement rempli de matériaux dont une partie de roches sédimentaires, de teintes claires, déposées en couches. L'équipe de la caméra thermique y a détecté de l'hématite attestant d'une similitude avec les roches de Meridiani Planum où s'est posé le rover MER B (Opportunity).  Les dunes au fond des canyons sont formées par l'érosion éolienne.


NASA/JPL/Malin Space Science Systems
http://www.marsunearthed.com/CrossEyed_3D/AramChaos16_X3D.JPG

  1.  Terra meridiani en 3D  

 

Vision 3D sur Terra Meridani
http://www.marsunearthed.com/CrossEyed_3D/TerraMeridiani12_X3D.JPG

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  1. Everest panorama


http://photojournal.jpl.nasa.gov/jpegMod/PIA03095_modest.jpg
Image Credit: NASA/JPL-Caltech/Cornell.

    Si un humain avec une vue parfaite mettait une combinaison spatiale et faisait un pas sur la surface martienne, sa vision serait aussi clair que ce panorama  pris par Spirit. C'est possible car la caméra panoramique à une vision très performante, meilleure que notre oeil.

   Il a fallu 3 jours à Spirit pour réaliser, au cours des sols 620 à 622 (1 au 3 oct 2005), ce panorama (81 photos) baptisé "Everest Panorama". Nous en voyons une partie, pour voir la totalité suivre le lien. Au premier plan se trouve le sommet de Husband Hill, qui est un large plateau constitué d' affleurements rocheux , balayé par le vent et d' environ 100 mètres au-dessus des plaines environnantes et South Basin, plus bas, la prochaine destination de Spirit. 

   Durant cette période la luminosité du ciel a changé par suite de l'évolution de l'atmosphère, ce qui se traduit par des variations de contraste et de brillance sur cette image. Des brouillards occasionnels ont obscurci, à l'horizon, les bords du cratère Gusev distants de 80 km. Comme des tourbillons de poussière balayaient la partie supérieure du panorama, le robot explorateur a changé les filtres du rouge au vert et du vert au bleu, faisant apparaître les tourbillons rouge, vert et bleu. En réalité, les tourbillons sont similaires à la couleur rouge brun du sol martien. Aucune tentative n'a été faite pour lisser le ciel de cette mosaïque, comme cela a été fait sur d'autres, pour simuler une image obtenue en prenant  le paysage d'un seul trait. Le résultat est une perspective rapide qui permet aux téléspectateurs d'observer des changements de temps sur Mars.

  1. Sol martien

    Les sondes Viking et le rover Sojourner nous ont montré un sol dur et rocailleux. Normal, c'étaient des supposées embouchures de fleuves. Apparemment, les roches sont issues du volcanisme. Par contre le régolite martien est plus important que celui de la Lune. Le régolite est une couche composée des débris d' impacts qui la rendent granuleuse et peu consistante. Son épaisseur est évaluée à une centaine de mètres. Des minéraux silicatés associés à de l'oxyde de fer en sont le principal constituant, ce qui donne la couleur rouge. L'analyse spectroscopique a montré que les proportions sont reparties de la façon suivante:

  • oxygène    : 50 %
  • silicium     : 20 %
  • fer             : 14 % soit 3 fois la teneur des roches sur Terre.

  • aluminium : 2 à 7 %

  1. Glaciers aux latitudes moyennes

C) http://www.geosociety.org/graphics/05SLC/pr/05-37_Fig2c.tif

   De nouvelles images, en haute résolution, des latitudes moyennes martiennes ont révélé des paysages glaciaires  loin des pôles a déclaré un des principaux chercheurs.

   De remarquables convois de débris dans les vallées, des arcs de débris sur les pentes raides et d'autres structures loin des calottes polaires font naître des similitudes saisissantes avec les paysages glaciaires terrestres, a déclaré James William Head, III de la Brown University. Une fois combinés avec les derniers modèles climatiques et le calcul orbital de Mars, les structures géologiques sont une raison convaincante sur le fait que Mars ait eu des changements climatiques qui permettent à la glace de s'étendre au-delà des pôles et de s'accumuler aux latitudes moyennes.

  "La chose excitante est la vraie convergence de ces événements" a déclaré Head qui présentait les dernières découvertes climatiques martiennes le 10 oct 2005 au meeting annuel de la société géologique américaine à Salt Lake City.
"Pendant des décennies des gens avaient dit que les dépôts aux latitudes moyennes et équatoriales  pouvaient être créés par de la glace. Mais sans de meilleures images, d'excellentes mesures altimétriques et une certaine manière de l'expliquer, la glace en dehors des régions polaires était difficile à faire croire".

  Aujourd'hui de nouvelles images avec le système imageur à émission thermique THEMIS de la sonde Mars Odyssey combinées avec des images de la caméra  MOC de l'orbiter de Mars Global Surveyor et l'altimètre Laser MOLA peuvent être comparées directement avec des structures glacières des régions montagneuses ou polaires terrestres. La similitude est difficile a ignoré.


a) http://www.geosociety.org/news/pr/05-37_Fig2.htm

   Par exemple, si nous considérons ce que Head appelle "des vallées pleines de lignes". Ce sont des lignes de débris sur le fond de la vallée qui courent en bas d'une colline et parallèles aux parois de la vallée, comme si elles marquaient en quelque sorte un passé fluvial. Les mêmes sortes de débris sont aperçus sur des images aériennes de glaciers terrestres. La différence tient au fait que sur Mars la glace d'eau se sublime (elle passe directement de l'état solide à l'état gazeux) en laissant une ligne de débris intacts. Sur Terre, les lignes de débris sont habituellement éloignés lorsque un glacier fond.

   Les lignes de débris se prolongent vers le bas des vallées et convergent avec d'autres lignes de débris - comme, une fois de plus, ce que nous voyons sur Terre où les glaciers convergent.

   "Il y a tellement de terrains divers et les débris sont (sur Mars) tellement gros, qu'il est possible qu'une partie de la glace puisse  toujours être en place" a commenté Head. Il ajoute que "la preuve de la présence de glace de nos jours, inclut les cratères d'impact récents, exceptionnellement dégradés dans ces secteurs; juste à ce que vous vous attendriez à voir si une quantité de matériaux éjectés lors de l'impact était de la glace qui s'est rapidement sublimée.

    D'autres structures ressemblant à des glaciers singulièrement découverts aux latitudes moyennes forment des arcs concentriques de débris se cassant loin de leur lieu de naissance, comme cela se produit à la tête des glaciers terrestres. Quant à la façon dont la glace pourrait atteindre les latitudes moyennes, les calculs orbitaux indiquent que Mars peut lentement vaciller sur son axe de rotation bien davantage que pour la Terre (la Lune réduit au minimum l'oscillation terrestre). L'obliquité martienne a varié entre 25° et 45° durant 5 à 10 millions d'années et entre 15° et 35° durant les 5 derniers millions d'années avec une périodicité proche de 120 000 ans.

   Ceci signifie que lorsque l'axe s'est incliné vers les extrêmes - jusqu'à 60 degrés par rapport au plan de l'orbite de Mars - les pôles martiens reçurent plus de Soleil l'été qu'aujourd'hui.  Ce Soleil supplémentaire sublima probablement l'eau des calottes polaires, explique Head et d'ajouter que "les modèles climatiques indiquent qu'il est possible d'amasser beaucoup de glace et de la redistribuer à l'équateur". 

 C'est une vraie chance d'explorer  Mars quand son axe est un peu plus incliné que celui de la Terre. Ceci a conduit à la fausse impression que Mars était un endroit géologiquement et climatiquement mort. En fait, explique Head, Mars s'avère être une planète qui change constamment.

Figure credits: Amanda Nahm, Brown University
Geological Society of America
2005 Annual Meeting News Release 05-37, 14 October 2005.

Source:  http://spacenews.dancebeat.info/article.php/mars_climate_mid-latitude_glaciers

  1. Tectonique et champ magnétique

This is a map of the magnetic field of Mars observed by the Mars Global Surveyor satellite at a nominal 400 km altitude.

http://www.nasa.gov/centers/goddard/images/content/135896main_pnas_102_42_connerney_fig1.tif Credit: NASA

 

   Voici une carte du champ magnétique martien observé par Mars Global Surveyor à une altitude nominale de 400 kilomètres. Les bandes rouges et bleues représentent le champ magnétique dans des directions opposées. Les teintes sombres représentent les champs plus intenses. Pour montrer la position des bandes magnétiques, la carte est ajoutée à celle de la topographie du laser altimétrique MOLA.

   Voir ces bandes magnétiques caractéristiques sur Mars indique qu'il a eu  aussi des régions où une nouvelle croûte a jailli du manteau et s'est étendue sur la surface. Et lorsque une nouvelle croûte jaillit d'un côté, l'ancienne plonge de l'autre créant un mécanisme appelé "tectonique des plaques".

    Connerney précise que la tectonique des plaques fournit un cadre d'unification pour expliquer plusieurs structures martiennes. D'abord, il y a le modèle magnétique lui-même. En second lieu, les volcans de Tharsis se trouvent alignés. Ces formations pourraient s'être formées à la suite d'un mouvement de plaques dans la croûte au-dessus d'un " point chaud " dans le manteau, comme cela serait passé pour les îles hawaïennes sur Terre. Troisièmement, Valles Marineris, un grand cañon six fois plus long que le Grand Cañon et huit fois plus profond, ressemble à une crevasse ou rift formé sur Terre par la séparation de 2 plaques. Même plus, Valles Marineris est orienté  comme on s'y attendrait à partir du mouvement des plaques découlant  de la carte magnétique.

  C'est certainement une analyse géologique non exhaustive a déclaré le Dr. Mario Acuña chargé du champ magnétique de Mars Global Surveyor, au Centre Spatial Goddard. " mais la tectonique des plaques nous donne une explication cohérente des plus importantes structures martiennes ".

  Ces résultats furent publiés dans l'édition du 10 octobre 2005 de Proceedings of the National Academy of Science.

Other scientists working on the project included Dr. G. Kletetschka of the Catholic University of America, Washington, DC, and Goddard Space Flight Center; Dr. D.L. Mitchell and Dr. R.P. Lin of the University of California at Berkeley; and Dr. H. Reme of the Centre d’Etude Spatiale des Rayonnements in France. Dr. Acuña leads the international team that built and operates the Mars Global Surveyor magnetometers. The Jet Propulsion Laboratory, a division of the California Institute of Technology in Pasadena, manages the mission for NASA's Science Mission Directorate in Washington.

  1. Bilan de Mars Odyssey 

   Depuis février 2002 la sonde spatiale Odyssey a examiné Mars sous toutes les coutures. Aujourd'hui elle entame sa mission étendue jusqu'en septembre 2006, après avoir remplie sa mission principale. Elle découvrit de vastes quantités d'eau gelée, a examiné des choix pour de futurs astronautes, cartographié la surface et les minéraux recouvrant le sol et d'autres quantités d'exploits. 

   Le but suivant est d'étudier les changements climatiques. D'autre part elle doit servir de support aux prochaines missions. Elle continuera à servir de relais aux 2 rovers. Elle cherchera aussi des sites d'atterrissage pour la mission Phoenix de Mars 2008. Elle aidera la mission de mars 2006 avec MRO (Mars Reconnaissance Orbiter) qui doit étudier l'atmosphère pour les futures missions. Peut-être sera-t-elle toujours opérationnel en 2010, lors de l'arrivée du laboratoire de 600 kg ?

   Odyssey fut lancée le 7 avril 2001 et utilisa l'aérobraking (freinage atmosphérique) pour se mettre en orbite le 23 octobre 2001. Elle transporte 3 instruments de recherche: une caméra infrarouge, une caméra en lumière visible, un spectromètre composé d'un spectromètre à rayons gamma, d'un spectromètre à neutron, un détecteur de neutrons à haute énergie et un détecteur de radiation.

   Un mois après les premières mesures une découverte majeure fut révélée: l'abondance de l'hydrogène au pôle sud. Les chercheurs pensent que l'origine se trouve dans l'eau gelée, suffisamment pour recouvrir le lac Michigan d'une couche de un mètre.

   Voici quelques  événements importants:

  • Pendant que l'été arrivait dans l'hémisphère nord et que la calotte polaire nord de dioxyde de carbone gelé se rétrécissait, Odyssey trouva aussi de l'eau congelée en abondance dans le nord.

  • La carte infrarouge montra que l'olivine était répandue. Cela indique que l'environnement a été assez sec, car l'eau change l'olivine en d'autres minéraux.

  • Les résultats ont indiqué que la quantité d'eau congelée dans quelques régions relativement chaudes de Mars, est trop grande pour être en équilibre avec l'atmosphère, suggérant que Mars puisse passer par une période de changement climatique. Des détails, visibles sur quelques images d'Odyssey, proches de petites coulées jeunes, peuvent être des zones concentrées de neige fondant lentement, résidu d'une période glaciaire martienne.     

  • La première expérience envoyée sur Mars en vue des missions humaines, a constaté que le niveau  de rayonnement  autour de Mars, issus des éruptions solaires et des rayons cosmiques, est deux à trois fois plus élevé qu'autour de la terre.

  • La caméra d'Odyssey a obtenu des détails les plus fins jamais obtenus de la surface totale de Mars avec des images infrarouges d'une résolution de 100 mètres.

   Pour Robert Mase du JPL responsable de la mission, toute la mission a été accomplie et même plus. Bien qu'une éruption solaire exceptionnellement puissante, en octobre 2003, ait détruit l'instrument de mesure du rayonnement environnant, Odyssey est en bon état. Il reste assez de carburant à bord pour continuer à fonctionner pendant cette décennie et un taux de consommation courante.

 

  1. Modifications climatiques

   Les plus grandes structures de Mars sont généralement stables et un observateur équipé d'une des cartes faites par Schiaparelli ou Flammarion, ou même par Beer et Mädler, identifiera facilement les caractéristiques principales de la planète. Mais les cartes, en tenant compte des erreurs inévitables (naturellement en ignorant les canaux), ne sont pas identiques à celles d'aujourd'hui.

   Ceci est à peine étonnant, les changements dépendant du temps étant bien établi sur Mars. Tout d'abord, il y a des cycles saisonniers, qui affectent l'intensité et la visibilité des divers repères, l'effet le plus visible étant l'augmentation et la diminution des deux calottes polaires. La calotte boréale est caché pendant la phase de dépôt par une couverture nuageuse qui la La faille Rima Tenuis au pôle nord vu au télescoperecouvre pendant une grande partie de l'automne et de l'hiver boréal. Le pôle émerge de la calotte polaire au début du printemps, lorsqu'il s'étend approximativement jusqu'à 65° N. En général, le retrait de la calotte boréale est tout à fait symétrique. A la fin du printemps, la calotte se fissure en deux parties par une crevasse sombre, Rima Tenuis, que nous devinons sur la photo ci-dessus et qui est bien visible sur la photo de droite.

Ci-dessus: http://www.mars.dti.ne.jp/~cmo/note/9412/12_5.gif

A droite: http://www.tnni.net/~dustymars/Image344.jpg

    Autour du solstice d'été (longitude solaire Ls = 90°), la masse brillante connue sous le nom d'Olympia se rompt et se sépare de la calotte principale par la crevasse Rima Borealis. Olympia est fait de plusieurs fragments et Rima borealis est visible  séparément d' Olympia et de la partie principale de la calotte polaire. Au cours de l'année la calotte saisonnière de neige carbonique s'évapore complètement, laissant la glace de l'eau. En se retirant, la calotte polaire semble être entourée d'un collier sombre, parfois appelé la bande de Lowell, fut considérée autrefois comme une mer peu profonde, et qui se trouve être en réalité formée de dunes de sable.

9-6-03-1140pmstack.jpg (9848 bytes)    La calotte polaire australe est inclinée vers la Terre aux oppositions périhéliques, et ainsi elle est bien visible  pendant qu'elle rétrécit rapidement au printemps et en été de l'hémisphère sud. Elle commence à se rompre au milieu du printemps; le reste le plus notable se situe autour des montagnes Mitchel, baptisées aussi Novissima Thyle, localisées à la limite de la calotte résiduelle (entre 300° et 330° W). Elles commencent à se détacher de la calotte australe aux alentours de Ls = 215° et sont complètement détachées par Ls = 230°. Il y a également diverses crevasses sombres dans la calotte polaire australe, comme Rima Australis et Rima Angusta. Généralement la calotte australe  ne disparaît pas complètement, à la différence de la calotte boréale, la calotte résiduelle est constituée la plupart du temps de glace d'eau plutôt que de neige carbonique et est toujours beaucoup plus petite que sa contrepartie nordique.

   Le 9/7/2003 à 2h34  Mars apparaît avec un diamètre apparent de 24,53 secondes d'arc pour une magnitude de  - 2,75 dans  un télescope Takahashi de 200 mmm ouvert à f /6. Nous voyons au méridien 351,85° et avec une Ls = 255,8°  les montagnes  de Mitchel. Elles se détachent de la calotte principale (Novus Mons) et est visible à l'ouest du limbe avec une ligne sombre de séparation. En bleu, une partie de la couverture nuageuse.

http://www.home.ix.netcom.com/~bwilson2/barbarasweb/images/9-6-03-1140pmstack.jpg

  Pendant le printemps et l'été de l'hémisphère boréal (ou, d'une  manière équivalente, l'automne et l'hiver de l'hémisphère austral), il y a généralement de la poussière dans l'atmosphère de Mars, bien que les nuages blanchâtres soient fréquents au limbe et au terminateur. Les grands bassins Hellas, Argyre et Elysium sont habituellement couverts de givre et souvent ils apparaissent d'un blanc brillant, il y a aussi plusieurs petites taches de givre.

   Les plus grandes tempêtes de poussière se produisent au cours du printemps et de l'été de l'hémisphère austral.  Cependant, la période où elles se produisent n'est pas confinée à une bande étroite et les tempêtes entourant la planète débutent  le long de l'orbite de Mars s'étendant aux points Ls = 204° à 310°. Les emplacements le plus souvent associés au déclenchement des tempêtes de poussière sont, dans l'hémisphère nord, Chryse-Acidalia, Isidis -- Syrtis Major, Cerberus et dans l'hémisphère austral, Hellas, Noachis-Hellespontus, Argyre, et les régions Solis, Sinai, et de Syria Plani. Les vents martiens dispersent la poussière et sa répartition évolutive produit des changements d'albédo. E. M. Antoniadi  remarqua que Syrtis Major subissait de réguliers changements saisonniers; son côté oriental est marqué de stries et est rétréci au printemps, puis il s'élargit en automne. Nepenthes-Thoth, un repère remarquable au début du siècle précédent, a maintenant presque disparu, bien qu'Alcyonius Nodus reste remarquable. Il y a eu également des changements reconnaissables de Solis Lacus qui était grand et complexe dans les années 70, mais dans les années 90 il est devenu plus petit et plus circulaire, sa forme classique jusque dans les années 20.

  1. Globe martien

   L'observateur qui souhaite se familiariser avec les aspects principaux de la planète vus dans un modeste télescope peut se guider sur ces principaux repères.


http://www.guidescope.net/solarsys/mars_map2.jpg

   Le globe en 3D ci-dessous, représente l'image inversée de la planète Mars vue au télescope. Le pôle sud est en haut.


   Image inversée, visible avec des lunettes stéréoscopiques. (oeil gauche filtre rouge, oeil droit filtre vert ou bleu)

  
© Sebastian Voltmer et Stefan Seip, www.astronom.de
© Bernd Gährken, www.astrode.de/namib03.htm
© Team Mars03
  1. Que voit-on au télescope ?

  La longitude 0° est localisée sur le cratère Airy de 500 m de diamètre, situé dans Sinus Meridiani et s'accroît progressivement vers l'ouest; ainsi Solis Lacus est à 90° W; Mare Sirenum à 180° W; et Isidis, la zone brillante juste à l'est de Syrtis Major est à 270° W. La région de Syrtis Major, elle-même, est centrée à peu près à 290° W. Le sens de rotation est le même que celui des longitudes, vers l'ouest au rythme de 14,62°/heure.  Puisque le sol (jour martien) est environ 40 mn plus long que le nôtre,  nous observons d'une nuit à l'autre que les repères semblent se décaler  graduellement en arrière sur le disque d'environ neuf degrés chaque nuit. La planète semble ainsi accomplir une rotation illusoire en arrière  pendant quarante jours, durant lesquels la circonférence entière passe devant l'observateur.

   Il est plus facile de commencer notre excursion par  Sinus Sabaeus (Terra Sabaea), puisque c'est la région par laquelle passe le méridien 0°. Le ruban du Sinus Sabaeus court au sud de l'équateur et se termine dans Sinus Meridiani (Terra Meridiani), dont les deux fourches pointent vers le nord désigné encore parfois sous
le nom de baie fourchue de Dawes. Le point entre les fourches baptisé Fastigium Aryn par Schiaparelli est la longitude 0°, ou plus précisément le petit cratère connu sous le nom Airy. L'apparence fourchue n'est pas toujours visible mais parfois  peut être distinguée dans un télescope de 150 mm.

   Au sud de Sinus Sabaeus se trouvent les régions modérément lumineuses de Deucalion et de Noachis. Leurs terrains anciens et fortement cratérisés remontent au Noachien moyen, il y a quatre milliards d'années, qui fut une période de forts bombardements. Le continent équatorial plus lumineux au nord, fortement cratérisé, est connu également sous le nom d'Arabia; parmi ses principaux cratères il y a Schiaparelli, qui se trouve juste sur la frontière entre Sinus Sabaeus et Arabia - il a été souvent vu comme une tâche brillante circulaire par E. M. Antoniadi - et Cassini. Encore que, aucune de ces structures ne puissent être vues avec les télescopes modestes.

http://photojournal.jpl.nasa.gov/browse/PIA00418.jpg

   A l'ouest de Sinus Sabaeus se situe Margaritifer Sinus (Margaritifer Terra), dont la prolongation en forme de bec semble parfois interrompue à l'extrémité. Ares Valles, un des plus grands canaux d'écoulement, court à travers la région  Xanthe Terra au nord-ouest; Xanthe Terra est aussi le site des grands canaux Tiu, Simud et Shalbatana, dans lesquels les photographies des sondes (ci-contre) ont montré des îlots en forme de lemniscate (courbe plane ayant la forme d'un 8) et des plaines alluviales suggérant des inondations catastrophiques. Ces structures proviennent de l'ouest de Sinus Margaritifer une région connue comme " terrain accidenté ". Les inondations, qui ont eu lieu ici, prirent une dimension catastrophique qui dépasse tout ce qui a pu avoir lieu sur Terre. Avec une bonne visibilité (seeing en anglais), vous pourrez constater que la région est complexe, même avec un télescope modeste.

   La région sombre au sud de Margaritifer Sinus est occupée par Mare Erythraeum, dont la frontière est plutôt mal définie; cependant, il y a un repère notable: la grande formation circulaire d'Argyre, qui se trouve à environ 50° S. C'est une structure remarquable de 1 500 km de diamètre qui fut formée par un impact violent lors de la période de bombardement intense. L'impact a été si violent que les débris ont formé des anneaux concentriques, l'anneau le plus interne est très accidenté et forme le bord du bassin, dont la partie nord est baptisée Nereidum Montes; la partie sud est appelée
Charitum Montes. Le plancher du bassin tend à être couvert de givre au cours de l'hiver austral, ce qui le rend parfois brillant.

   Au nord de Xanthe Terra il y a la plaine Chryse Terra, où, au milieu, se trouve le site de Viking 1; et plus loin au nord, se trouve Acidalia Planitia (Mare Acidalium), une des vastes plaines boréales. Mare Acidalium est parmi les repères les plus remarquables pendant les oppositions aphéliques, quand l'hémisphère boréal est incliné vers la Terre. On oublie parfois l'échelle de ce qui est dévoilé dans le télescope; Mars est un monde petit, mais puisqu'il n'y a aucun océan, son secteur continental est égal à celui de la Terre, et Mare Acidalium couvre un domaine égal à environ un quart des Etats-Unis. Ces dernières années, la prolongation de Mare Acidalium, Nilokeras, a été assez visible dans de petits télescopes.

   Comme Mars tourne, Sinus Meridiani achève le tour et la région de Solis Lacus est visible. Solis Lacus est une structure d'albédo variable centrée dans la région circulaire brillante que Schiaparelli a appelé la terre de Thaumasia Felix: le pays des merveilles. Elle était clairement visible dans les années 1830, quand Beer et Mädler l'ont dessiné comme une structure petite et ronde; dans les années 1860 elle était devenue sensiblement ovale dans une direction est-ouest. En 1877, Schiaparelli et Trouvelot l'ont trouvé  presque ronde, avec une légère ovalisation dans le sens nord-sud. Son élongation est-ouest était encore visible en 1879, et elle figura généralement ainsi (cependant avec des changements mineurs) jusqu'en 1926, lorsqu'elle subit une transformation radicale. Cette année-là, Antoniadi a constaté qu'elle s'est courbée vers le nord-ouest, à angle droit de sa direction habituelle. En 1939, les astronomes aperçurent plusieurs taches et sa forme est demeurée grande et complexe au cours des années 1970. Dans les années 90, cependant, elle est devenue encore plus petite et plus ronde.

    Evidemment Solis Lacus est une des régions les plus variables de la planète, ce qui n'est guère étonnant  étant donné que la plaine localisée ici, Solis Planum, est un des secteurs longtemps lié au déclenchement des tempêtes de poussière.

    Au nord de Solis Lacus , la grande faille appelée Valles Marineris s'étale juste au sud de l'équateur; son système de gorges, reliées ensemble, court d'est en ouest du chaos de Margaritifer au complexe de Noctis Labyrinthus. Les canyons martiens sont à une échelle gigantesque par rapport à leurs homologues terrestres. A son point le plus large, Melas Chasma, Valles Marineris mesure 200 km pour une profondeur par endroit de 8 000 m. Ainsi, en raison de la courbure de la planète, un observateur se tenant sur le bord nord de la gorge se trouve sur le bord gauche du disque et les parois de la gorge sud sont complètement au-dessous de l'horizon, 5 000 km plus loin. Même dans un petit télescope, le cours de Valles Marineris peut être suivi comme une très fine ligne noire; cette faille a été baptisée Agathadaemon sur les cartes pleines de canaux, dessinées avant l'arrivée des sondes.  

    A l'ouest de Valles Marineris il y a les grandes plaines volcaniques liées au bombement énorme de Tharsis. Dans un petit télescope, cette énorme région qui s'étend du bord de Mare Sirenum au pôle nord semble douce et sans
particularité, mais depuis les explorations des sondes spatiales c'est devenu une des régions les plus célèbres avec ses grands volcans bouclier. Arsia Mons, Pavonis Mons et Ascraeus Mons courent selon une ligne sud-ouest  nord-est et Olympus Mons (ex Nix Olympica), la montagne la plus haute du Système solaire, est situé par 130° W et 20° N. Dans un télescope modeste, vous pouvez distinguer parfois  de fines taches sombres à ces endroits, ou, généralement, des taches blanchâtres  -- la dernière, naturellement, étant la forme que Schiaparelli a vu quand il a découvert Olympus Mons, il y a bien longtemps, et qu'il baptisa Nix Olympica (neige d'Olympus). Les volcans sont souvent couverts de nuages, nécessitant l'utilisation d'un filtre bleu. Olympus Mons, qui atteint les 25 000 m de haut pour une base de 500 à 700 km donnant une pente douce de 6°, n'a pas d'ombre au terminateur, ce qui le rend inobservable pour des observateurs terrestres.

  Poursuivons notre visite. Ce que Schiaparelli appela le "grand diaphragme" de l'hémisphère austral commence par la bande de la jument Sirenum, qui s'élance vers l'est vers Solis Lacus; cette bande sombre s'élargit tout en continuant à travers Mare Tyrrhenum et se fracture en un complexe de plus petites taches: la peau de léopard d'Antoniadi. L'aspect cassé ou marbré est en partie contrôlé par le relief au-dessous et indique l'action du vent déposant et balayant des matériaux de différentes couleurs. Les paysages comprennent des terrains rocailleux, cratérisés occupant en grande partie de l'hémisphère austral; mais ces caractéristiques topographiques peuvent seulement être observées à l'aide puissants télescopes et les sondes. Entre Mare Sirenum et Mare Tyrrhenum il y a une bande ayant un albédo plus élevé, Hesperia Planum, qui précède sur le disque la grande tache sombre presque rectangulaire de  Mare Tyrrhenum. Ensuite cela se termine par un triangle pointant vers le nord de Syrtis Mineur. Schiaparelli, inspiré par la vision maritime de Mars, pensa que Hesperia était une plaine inondée ou des marais se trouvant entre les deux mers adjacentes, une supposition raisonnable à l'époque; mais les images spatiales ont montré que c'est une unité géologiquement distincte, Hesperia Planum (3,5 à 1,8 milliards d'années), qui se compose de plaines striées recouvrant un terrain plus vieux datant du Noachien (4,6 à 3,5 milliards d'années).

   L'hémisphère boréal est dominé par les grandes plaines brillantes d'Amazonis Planitia et Elysium Planitia. Le dernier site constitué par les volcans d'Elysium Planum: Albor Tholus, Elysium Mons et Hecates Tholus, dont aucun ne peut être visible avec un modeste télescope. Néanmoins, il est toujours intéressant regarder avec " l'oeil de l'esprit "  et de rappeler que les volcans ici sont un peu plus petits que ceux du dôme Tharsis. Vous pouvez remarquer une tache sombre, Trivium Charontis (20° N et 198° W) dans Cerberus, lequel a été plutôt minuscule ces dernières années. 

   Elysium basin apparaît souvent comme une tache brillante et parfois couverte de givre. Bien que la région ait été en grande partie inondée par les volcans, une partie du bord du bassin se tient au-dessus des plaines volcaniques et forme une chaîne de montagnes, Phlegra Montes, qui a été identifié dans les photographies des sondes spatiales.

    Aux oppositions aphéliques le site d'atterrissage de Viking 2, Utopia Planitia, peut être aperçu à l'extrême nord ainsi que la plaine sombre Vastitas Borealis. La région entre 75° et 85° S est parsemée de dunes de sable.

  Nous arrivons maintenant à la région la plus célèbre de Mars: Syrtis Major Planitia. Cette importante région foncée a été clairement dessiné en 1659 par Christiaan Huygens.

    Un petit volcan bouclier a été identifié dans Syrtis Major dont les éruptions furent à l'origine des matériaux foncés couvrant la région; et en effet, la région entière est un plateau volcanique élevé. dont la partie sud est striée et marbrée, en raison de l'action du vent et il y a de larges champs de dunes à l'intérieur d'une grande étendue. Au sud-ouest, proche de l'embranchement de Sinus Sabaeus,  se trouve le grand cratère Huygens  en partie rempli par de la matière sombre et qui peut parfois être discerné depuis la Terre. Le singulier Deltoton Sinus (4° S, 305° W) se compose de trois "baies" semi-circulaires, en forme d'arc, comme Antoniadi le pensait quand il les a vus la première fois avec le grand réfracteur de Meudon en 1909.

    Il y a deux bassins énormes dans la région de Syrtis Major: Isidis Planitia, qui empiète sur Syrtis Major au nord-est, et Hellas, qui  se trouve directement au sud et est de loin le bassin le plus important sur Mars. Hellas fait 2 100 km de diamètre et est entouré à l'est par la bande noirâtre de Mare Hadriaticum (Hadriaca Patera) et à l'ouest par celle de Hellespontus. En hiver le bassin Hellas est souvent  complètement ou en partie couvert de gel. Il y a quelques repères évasifs et évidemment d'albédo variable; Schiaparelli a esquissé des canaux s'entrecroisant, le Peneus et l'Alpheus; et en 1892, J. M. Schaeberle et Stanley Williams ont fait figuré une tache foncée proche du centre du bassin, qu' Antoniadi plus tard a appelé Zea Lacus. Ceci est redevenu important ces dernières années.

   Nous avons suivi Mars à travers une rotation complète et nous voici revenu à notre point de départ, Sinus Sabaeus. Les structures martiennes ont été décrites dans l'ordre d'apparition dans le sens réel de la planète.
En fait, cependant, puisqu'il n'est pas possible de suivre Mars lors d'une rotation complète en une seule nuit, et puisque les premières heures de soirée sont souvent les plus commodes pour l'observation car, en pratique, l'observateur tend à poursuivre la lente dérive apparente des repères dans le sens rétrograde de nuit en nuit, ainsi Sinus Sabaeus ouvre la voie à Syrtis Major, suivi successivement de Mare Tyrrhenum, Mare Sirenum, Solis Lacus et Margaritifer Sinus.

    Je dois souligner que ce que j'ai donné ici est seulement un premier croquis de Mars. L'observateur débutant verra peu de choses; mais avec l'expérience, de plus en plus de choses deviennent visibles. Mars est un objet difficile à observer, mais il n'y en a aucun qui récompense autant; et l'intérêt de l'observateur est toujours piqué  par le panorama changeant des calottes polaires, des repères foncées, des nuages et des tempêtes de poussière.

Source: http://www.uapress.arizona.edu/onlinebks/mars/chap15.htm

A History of Observation and Discovery
By William Sheehan
The University of Arizona Press, Tucson

localisez-vous sur Mars: http://planetarynames.wr.usgs.gov/mars/marsalbe.html

Atlas: http://ic.arc.nasa.gov/projects/bayes-group/Atlas/Mars/map/whole-map-large.html

 

  1. Repérage des régions

 

 

Mare Boreum 

Diacina 

Arcadia 

Mare Acidalium 

Ismenires Lacus

Casius

Cebrenia

Amazonis

Tharsis 

Lunae Palus 

Oscia Palus

Ariala

Syrtis Major 

Amanthes 

Elysium 

Memmonia 

Phoenis Lacus

Coprates

Margaritifer Sinus

Sinus Sabaeus

Lapygia 

Mare Thyrrenum 

Aeolis 

Phaebonis 

Thaumania 

Argyre 

Noachis 

Hellas 

Eridania 

Mare Australe 

 

 

 

  1. Mars vu par Hubble

 


http://imgsrc.hubblesite.org/hu/db/2003/22/images/f/formats/web_print.jpg

Credit: NASA, J. Bell (Cornell U.) and M. Wolff (SSI)

   Ces 2 images prises à 11 h d'écart par le télescope spatial Hubble, révèlent 2 côtés opposés de Mars, lors de l'approche minimale de 2003. La Planète Rouge a fait une demie rotation entre ces 2 photos. L'image de gauche a nécessité une série de prises de vue en 52 mn, alors que la distance entre les 2 étaient de 55 760 220 km. Nous y voyons Syrtis Major qui se dresse comme un " doigt " sur la droite de l'image et le bassin circulaire Hellas au-dessous.

   Quant à l'image de droite, elle a été prise à 55 757 930 km à quelques minutes du rendez-vous terrestre. Elle a aussi nécessité une série de prises de vue en 45 mn. Le repère le plus frappant de l'image de droite sont Olympus Mons (la forme ovale au-dessus du centre) sur le bord du dôme Tharsis, le plus grand volcan du Système solaire et Solis Lacus, l'immense structure sombre connue aussi sous le nom de "oeil de Mars" (en bas à droite) au-dessous de Valles Marineris. Nous devinons l'immense canyon qu'est Valles Marineris avec ses 5 000 km de longueur (au milieu sur le bord droit), avec sur sa gauche entre Olympus Mons, les 3 volcans alignés Ascraeus Mons, Pavonis Mons et Arsia Mons. De fins nuages sont accrochés au sommet d'Arsia Mons, le plus au sud. A gauche de Solis Lacus se trouvent les hauts plateaux du Sud appelés Terra Sirenum, une région criblée de cratères d'impact. Le diamètre de ces cratères s'étale de 50 à 100 km.

   Les deux images montrent presque la totalité de la calotte polaire australe. Elles furent prises au milieu de l'été austral. Durant cette saison, le Soleil brille en permanence au pôle sud causant la fonte de la neige carbonique. Ne subsiste alors que la glace d'eau. Les traînées orange sont l'indice d'une activité éolienne emportant les poussières au-dessus du pôle. Au contraire, l'hiver règne dans l'hémisphère boréal. Des nuages recouvrent le pôle nord et les régions environnantes (au sommet de l'image).

    Sur ces images un contraste saisissant existe entre les 2 hémisphères. L'hémisphère nord abrite les volcans qui furent actifs il y a plusieurs centaines de millions d'années. Ces volcans ont modifié le paysage en remplissant les cratères d'impact. L'hémisphère sud est grêlé d'anciens cratères d'impact, qui apparaissent sombre parce que un certain nombre est rempli de granulat de la taille du grain de sable.
 
    Ces images furent réalisées au travers au total 11 filtres dans le bleu, le vert et le rouge qui s'étalaient du proche infrarouge jusqu'au bleu. Les plus courtes longueur d'onde (bleu) montrent les nuages et les changements atmosphériques. Les plus longues (rouge) révèlent les structures en surface.


Original Source: Hubble News Release

  1. Dessiner Mars

    Mars a un diamètre de seulement la moitié de celui de la Terre. Avec un rayon équatorial de 3 397 km et une masse de 6,4185.1023 kg, son volume vaut 0,152 fois celui de la Terre. Elle n'approche jamais à moins de 55 millions de km. Le minimum absolu pour les 500 000 prochaines années (sur une période de 1 million d'années, centrée sur aujourd'hui) sera atteint le 20 septembre 294 851 avec 53 636 970 km soit 0,358541 UA avec un diamètre apparent de 26,13".  Cela rend difficile l'observation au travers d'une lunette de 50 ou 65 mm. Le télescope permettra de savoir quelle calotte polaire est inclinée vers la Terre (en supposant que la calotte est assez grande pour être visible) et quelques unes des principales zones sombres, comme Syrtis Major. De façon générale, pourtant, il faut au moins 75 mm pour une lunette (télescope à réfraction) et 225 mm pour un télescope (à réflexion), dans ce dernier cas, le miroir doit être parfait et de préférence avoir une focale de f/9 ou f/10 (voir instruments).  

   La plupart des observations tendent à être faites près des oppositions, c'est-à-dire au plus près de la Terre, qui se produisent à des intervalles de deux ans et de deux mois. L' année terrestre étant 365,25 jours et celle de Mars de 686,98 jours terrestres (pouvant varier de 665,21 j à 699,81 j), les oppositions martiennes reviennent tous les 779,91 jours:

   

   Conclusion: 25 années martiennes représentent presque 47 années terrestres. C'est le nombre d'années qu'il faut attendre pour retrouver des conditions exceptionnelles de rapprochement.

   Bien que certaines des questions les plus intéressantes impliquent des changements météorologiques, des études utiles, cependant, peuvent être effectuées, et sont fortement encouragées, plusieurs mois avant et après une opposition, quand le disque ne mesure que de 6 à 7 secondes d'arc. Aux meilleures oppositions, qui se produisent aux périhélie, le diamètre peut atteindre 25 seconde d'arc. Mais hélas pour les observateurs de l'hémisphère nord, cela se produit toujours lorsque la planète est basse sur l'horizon. Hélas c'est à cette période que surviennent d'importantes tempête de poussière, gênant la vision de la surface.

   Les oppositions aphéliques se produisent en février / mars. Le disque est alors beaucoup plus petit, à environ 14 secondes d'arc, mais la planète est plus haute dans le ciel, ce qui représente un avantage certain, surtout depuis qu'elle peut être observée depuis la surface terrestre. En outre, l'atmosphère martienne est alors généralement plus
claire.

   En effet, comme Schiaparelli l'a précisé il y a bien longtemps, la taille du disque est moins importante que le transparence de l'atmosphère en permettant la visibilité de petites structures. La clarté de l'atmosphère dépend de la saison. La saison des tempêtes de poussière  commence généralement autour de la fin du printemps ou au début de l'été dans l'hémisphère sud. Aux oppositions périhéliques il peut y avoir des quantités considérables de  poussière suspendues dans l'atmosphère, ce qui tend à effacer les repères; aux oppositions aphéliques l'atmosphère est presque sans poussière (bien que des cirrus sont fréquents dans le ciel), et en général les contrastes des repères sont beaucoup plus forts.

   Qui s'intéresse sérieusement à l'observation de la Planète Rouge, voudra tôt ou tard noter ce qu'il a vu. La plupart des observateurs mènent toujours à bien leurs travaux visuels, ce qui signifie qu'ils dessinent les traits de la planète. Une échelle standard de 50 millimètres au diamètre a été adoptée par la section planète Mars de l'association astronomique britannique; les astronomes US ont quant à eux adopté un disque de 42 mm. Ces échelles devraient être adoptées dans tous les schémas soumis pour les rapports de section, mais en termes de travail réel au télescope, ceci tend (excepté proche de l'opposition) à faire des schémas plus grand. Harold Hill a fait remarquer que "pour un disque de 18 secondes d'arc, une échelle de 50 mm correspond à un diamètre lunaire dessiné de 5,3 m et pour 9 secondes d'arc, il faut doubler. Personne, mais absolument personne, ne voudrait adopter une telle échelle pour un dessin lunaire. Hill utilise une échelle de 3 mm/seconde d'arc pour donner plus de réalisme à la façon de voir la planète lors d'une belle nuit. Bien que la phase de Mars puisse être ignorée près de l'opposition, à d'autres moments elle peut être tout à fait considérable, à la phase maximale, Mars est seulement illuminée à 89% et apparaît gibbeuse comme la Lune 3 ou 4 jours avant la pleine Lune ou après. Finalement, il faut souligner qu'il n'y a aucun point à dessiner à moins de voir qu'il est au minimum raisonnablement bon.

   En dessinant la planète, il est généralement conseiller de commencer par un croquis montrant les points principaux de référence: les calottes polaires et les contours des structures dominantes. Une fois ceci terminé, on peut compléter les structures les plus fines de manière plus réfléchit. Les nuages sont habituellement indiqués par des tirets. En raison de la rotation de la planète, les positions des structures changent constamment. En général un croquis devrait être terminé en 15 ou 20 mn. Il faudra faire de son mieux pour donner une représentation réaliste des relevés, car faire trop de schémas les rend difficiles à exploiter; il est difficile d'estimer le nombre d'erreurs commises au cours des années en raison de  représentations erronées.

   Une fois que la maîtrise du trait a été réalisée, il est possible d'aborder les couleurs de la planète. Dans une certaine mesure, les couleurs apparentes sont illusoires et notamment les teintes bleuâtres qui apparaissent parfois dans les zones sombres, qui sont produites par des contrastes simultanés avec des déserts roses saumonés. Richard Baum suggère la technique suivante:

  • Préparer un disque. 

  • Mettre d'abord une couleur de fond, dans ce cas un rouge orangé.  

  • Etaler simplement une certaine quantité sur le bord (pas de peinture à l'huile) et aussi une certaine quantité de poudre directement sur le centre du disque pour obtenir un ton pastel. 

  • Estomper ensuite avec de la ouate (pas avec le doigt car il contient de la graisse) et étaler vers le bord. Vous obtiendrez à ce stade un disque brillant de teinte rougeâtre sur le bord, donnant une bonne représentation du bord dans la brume. 

  • Établir les contours des structures à esquisser à l'intérieur (très doucement pour ne pas laisser de traînées, ne pas utiliser de crayon B, mais plutôt un HB doux). Ensuite, très doucement il faut atténuer les zones sombres et veiller à ne pas laisser de traces.  

  • Lisser les détails en les frottant avec de la ouate enduite du mélange rougeâtre et travaillez alors graduellement  les nuances, toujours agir doucement mais uniformément, inutile de se hâter.

  • L'insertion de détails nuageux est facilement réalisé en utilisant un caoutchouc souple pour obtenir les effets d'un fond sombre. Cette technique vient d'un artiste marin qui a effectué son travail sur des nuages et des vagues avec de surprenants résultats. 

    Vous pouvez donner une représentation romantique avec une couleur de rouge orangé plus chaude. Certains, en revanche, donnent leur impression d'un fond rose pâle de temps en temps teinté de couleur rougeâtre, ajoutant que " parfois la chaleur peut être tout à fait absente". Parfois les taches foncées montrent distinctement du bleu comme l'a fait remarqué Lowell, bien qu'il soit improbable qu'une telle teinte apparaisse. Chacun a sa propre vision les teintes lorsqu'il est confronté à des images vues au télescope. Les nuances de couleur sont sensibles à l'ouverture du télescope, la taille de disque et aux effets saisonniers de Mars. Durant l'été austral (longitude solaire Ls = 270 à 360°), lorsqu'il y a souvent beaucoup de poussières dans l'atmosphère, le contraste des détails est moins bon; les zones désertiques peuvent alors paraître plus jaunâtres voire couleur citron, alors que les secteurs sombres apparaissent gris ou brunâtres. A l'opposition aphélique, lorsque les poussières sont généralement absentes, les teintes bleuâtres peuvent plutôt heurter. Les divers effets subjectifs jouent également un rôle dans ce que nous voyons, y compris les différences dans les courbes de réponse des cônes et des bâtonnets qui composent l'oeil, d'un sujet à l'autre; le cas extrême est une insensibilité complète d'un ou plusieurs pigments de l'oeil, également connue sous le nom de cécité de couleur se souvenir de Schiaparelli !

   La discussion des couleurs martiennes nous amène à l'utilisation des filtres. Assurément il n'y a aucune autre planète pour laquelle leur utilisation est indispensable, et un observateur sérieux ne peut pas se permettre simplement de faire sans eux. Un filtre jaune (Kodak Wratten 12 à 15) améliore le contraste des zones sombres sur un fond, ce qu'a utilisé Schiaparelli, et accroît le nombre de détails "comme des taches d'encre de Chine". Les filtres orange (W21 et W23A) et rouge (W25) augmentent le contraste des détails et aident également à l'identification des nuages de poussière. Quant aux filtres vert (W58), bleu (W44A) et bleu-violet (W47) permettront de voir les brumes du limbe, les nuages au terminateur et les plaques de givre. Puisque certains de ces filtres sont tout à fait épais, ils exigent
des télescopes avec une grande ouverture; le filtre bleu-violet (W47) nécessite un diamètre de 225 mm. En général, les détails sont invisibles avec des filtres bleu ou bleu-violet.

   Photographiquement, Mars a toujours été un objet difficile et la connaissance approfondie des émulsions et des techniques photographiques est exigée pour faire une bonne image. Même le film à haute résolution du dernier cri exige des expositions de plusieurs secondes, ce qui est assez long pour brouiller désespérément des détails.

 

 Visions au télescope et avec le télescope spatial Hubble:   http://www.astrosurf.com/fguinepain/Mes%20images/galerie/Planetes/Mars/opposition2003/Opposition2003.htm

http://www.photomeeting.de/mars03/_index.htm

Dessins: http://wwwusr.obspm.fr/biver/marsnews.html


JPL: http://www.jpl.nasa.gov.

Caltech: http://www.caltech.edu/

Malin Space Sciences Systems: http://www.msss.com

Nasa: http://www.nasa.gov

 

 

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