Altitudes et coordonnées géographiques

L’exploration de la planète Mars a rendu nécessaire l’établissement d’un référentiel dans lequel exprimer altitudes et coordonnées.

Altitude zéro

Contrairement à la Terre où l’altitude zéro est basée sur le niveau de la mer voisin du niveau le plus bas de la plus grande marée basse, Mars ne possède pas d’étendue liquide susceptible de définir une surface équipotentielle globale. Le niveau zéro des altitudes martiennes a dû être défini conventionnellement.

Il n’est pas possible de se fonder sur son rayon moyen (3 389,5 km) pour définir le niveau de référence des altitudes martiennes : dans un tel référentiel, l’équateur aurait une altitude moyenne de près de 7 km au-dessus du niveau de référence tandis que les pôles se situeraient plus de 13 km en dessous, car la forme générale de Mars n’est pas une sphère parfaite mais un sphéroïde aplati aux pôles.

Le programme Viking, élaboré par la NASA au début des années 1970, avait défini le niveau 0 comme celui d’un sphéroïde de rayon équatorial égal à 3 397,2 km. L’atterrisseur de Viking 1 s’est ainsi posé sur Mars, le 20 juillet 1976, par 22,480° N et 47.967° W (coordonnées planétographiques) à une altitude de -2 690 m par rapport à ce référentiel.

La finalisation du référentiel est intervenue au début du xxi^e siècle à partir des relevés altimétriques du Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA) de la sonde Mars Global Surveyor (MGS) avec l’affinement des mesures de la pression au sol au fil des missions d’exploration qui se sont succédées sur et autour de la planète rouge. Il est devenu possible de calculer une équipotentielle globale à partir de la pression atmosphérique moyenne sur un réseau suffisamment serré de points à la surface de la planète. De nombreuses données intermédiaires concernant la géographie martienne ont été publiées dans les années 1970, 1980 et 1990 et sont souvent toujours accessibles avec des valeurs devenues aujourd'hui erronées car établies dans un cadre devenu obsolète.

Le niveau de référence martien de l’altitude 0 est conventionnellement établi sur Mars comme celui auquel la pression atmosphérique moyenne est de 610 Pa.

En pratique, la pression au sol varie constamment du fait des aléas climatiques (dépressions et anticyclones) et surtout du cycle saisonnier du dioxyde de carbone atmosphérique, en équilibre avec le dioxyde de carbone gelé dans les calottes polaires, ce qui induit des variations de pression considérables sur l’ensemble de la surface martienne : Viking 1 Lander avait ainsi relevé sur son site d’atterrissage des extrêmes allant de 680 Pa en été à près de 900 Pa en automne. C’est ce qui rend si difficile la détermination du niveau de référence martien en fonction de la pression standard au sol, au point qu’avant les années 2000 l’imprécision des altitudes pouvait atteindre 4 à 6 km.

Méridien zéro

Le méridien zéro de Mars a été défini en 1830 par les astronomes allemands Wilhelm Beer et Johann Heinrich von Mädler en se fondant sur une petite formation circulaire proche de l’équateur dont ils se servirent pour déterminer la période de rotation de Mars. Cette formation circulaire fut reprise par la suite en 1877 par l’astronome italien Giovanni Schiaparelli qui en fit le méridien 0 de ses longitudes. L’astronome français Camille Flammarion la baptisa Sinus Meridiani (Baie du méridien), d’où provient le toponyme actuel Meridiani Planum désignant cette région. Le cratère Airy fut choisi dans cette région pour matérialiser plus précisément le méridien 0 et, à la suite de la cartographie de la surface de Mars obtenue en 1972 par la sonde Mariner 9 avec une résolution moyenne de l’ordre du kilomètre, le centre du petit cratère Airy-0, situé à l’intérieur du cratère Airy et large de 500 m seulement, a été choisi pour positionner le méridien 0 sur Mars. Finalement, c’est l’atterrisseur Viking 1 qui sert de référence depuis 2018 en ayant une longitude officiellement assignée de 47,967° W en coordonnées planétographiques. Dans le second système planétocentrique, avec l'altitude 0 définie précédemment, le point d'atterrissage de la sonde Viking 1 Lander devient 22,697° N et 312,778° E à une altitude d’environ -3 300 m. Source : Wikipedia

Des différences d’altitudes extrêmes...

Des événements spectaculaires ont déterminé les points les plus bas et les plus élevés de Mars. Le point le plus bas est dû à un énorme impact d’astéroïde qui a formé le cratère d’impact Hellas. Le point le plus élevé est dû aux éruptions répétées d’Olympus mons. Bien que Mars soit une planète deux fois plus petite que la Terre, ses hauteurs et ses profondeurs extrêmes sont énormes en comparaison.

Hellas Planitia avec un diamètre de 1 500 à 1 900 km et une profondeur allant de 6 000 et 7 500 m sous le référentiel martien, est le plus grand et le plus profond bassin d’impact visible sur Mars. Son point bas à -8 194 m d’altitude est également le point le plus bas de la surface martienne. Il est situé dans le cratère Badwater (33° S, 62° E signalé par un carré à bord blanc sur la photo).

Le sommet d’Olympus Mons est le point le plus élevé de Mars avec une altitude de 21 229 m au-dessus du niveau de référence. C’est aussi la plus haute montagne et le plus grand volcan du système solaire.

Retour en haut de page