Pour la première fois depuis sa mise en orbite autour de Mars il y a huit ans, la sonde MAVEN de la NASA a été témoin de deux types d'aurores ultraviolettes simultanées, causées par des tempêtes solaires.
La mission MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) est la seule sonde sur Mars capable d'observer simultanément l'activité du soleil et son impact sur la fine atmosphère martienne. L'analyse et les simulations en temps réel des éruptions solaires du bureau d'analyse de la météo spatiale Moon to Mars ont également permis à l'équipe MAVEN de prédire correctement quand la tempête solaire en développement atteindrait la planète rouge.
Vue d'artiste d'aurores visibles sur Mars. Crédits: NASA/JPL-Caltech/MSSS et CSW/DB
Des prévisions météorologiques spatiales précises sont essentielles pour aider à protéger les missions actuelles et les futurs explorateurs humains sur la planète rouge, car contrairement à la Terre, Mars n'a pas de champ magnétique global pour se protéger contre les radiations nocives que les tempêtes solaires peuvent apporter.
Le 27 août 2022, une région active du soleil a produit une série d'éruptions solaires, provoquant des éclats de rayonnement intenses. L'activité des éruptions s'est accompagnée d'une éjection de masse coronale (EMC), une explosion massive de gaz et d'énergie magnétique qui quitte le soleil et se propage dans l'espace. Ce EMC interplanétaire a impacté Mars quelques jours plus tard, en produisant l'un des événements de particules énergétiques solaires les plus brillants que le vaisseau spatial MAVEN ait jamais observés. 
Animation montrant une aurore à protons sur Mars. Crédits: NASA/MAVEN/Goddard Space Flight Center/Dan Gallagher.
De nombreux instruments de MAVEN ont été capables de mesurer collectivement la force de la tempête solaire, notamment l'analyseur de bandes ultraviolettes, le magnétomètre, l'analyseur d'ions et d'électrons du vent solaire. « En utilisant des modèles météorologiques spatiaux de propagation de EMC, nous avons déterminé quand la structure arriverait et impacterait Mars », a déclaré Christina Lee, physicienne spatiale à l'Université de Californie à Berkeley, qui est membre de l'équipe de la mission MAVEN. « Cela a permis à l'équipe MAVEN d'anticiper certaines perturbations passionnantes dans l'atmosphère de Mars dues aux impacts du CME interplanétaire et des particules énergétiques solaires associés. »
Les particules libérées par la tempête solaire ont bombardé l'atmosphère de Mars, provoquant des aurores lumineuses aux longueurs d'onde ultraviolettes. L'instrument de spectrographie d'imagerie ultraviolette (IUVS) de MAVEN a observé deux types : les aurores diffuses et les aurores à protons.
Dans la partie gauche : de haut en bas, les données de MAVEN montrent le vent solaire, les particules énergétiques solaires, la force des aurores protoniques, et la force des aurores diffuses. A droite : un schéma du vent solaire du côté éclairé de Mars entraînant les aurores à protons et des particules énergétiques solaires du côté nuit de Mars entraînant les aurores diffuses. Crédits : LASP/CU Boulder, UC Berkeley
Ce duo incroyable d'aurores a été observé simultanément grâce à un timing parfait. Sur Mars, la fin de la saison des tempêtes de poussière approche. Elles se produisent chaque année lorsque la planète rouge se situe au plus près du Soleil. Ces tempêtes de poussière réchauffent suffisamment l'atmosphère pour permettre à la vapeur d'eau d'atteindre de hautes altitudes, où elle est brisée par le rayonnement ultraviolet solaire, libérant des atomes d'hydrogène dans le processus.
Lorsque le vent solaire frappe tout cet hydrogène supplémentaire, le côté éclairé de Mars s'illumine d'émissions ultraviolettes. Ces aurores protoniques coïncident justement avec l'arrivée de particules énergétiques encore plus dynamiques qui pénètrent plus profondément dans l'atmosphère, créant des aurores diffuses visibles sur toute la face nocturne. 
Vue d’artiste des aurores discrètes sinueuses observées dans l’atmosphère de Mars par la sonde arabe Hope. Crédit: Emirates Mars Mission.
Sumedha Gupta, chercheuse postdoctorale au sein de l'équipe IUVS du Laboratoire de physique atmosphérique et spatiale de l'Université du Colorado à Boulder, a remarqué pour la première fois la coïncidence lors de sa vérification de routine des données entrantes quelques jours après l'événement. « J'ai été tellement surprise de voir des aurores à protons en même temps que des aurores diffuses. Cela ne s'était jamais produit auparavant », a-t-elle déclaré. « Elles augmentent toutes les deux avec l'activité solaire, alors nous espérons que cela continuera ! »
Ce spectacle de lumière devrait perdurer encore quelque temps sur Mars. Le soleil devient de plus en plus actif en terme d'éruptions et de CME, alors qu'il approche du maximum solaire en 2024-2025, point culminant de l'activité solaire lors de ses cycles de 11 ans. Les EMC et les particules énergétiques solaires devraient augmenter en fréquence et continuer à avoir un impact sur l'atmosphère de Mars.
« C'est excitant d'observer encore des situations inédites comme ces aurores boréales simultanées tant d'années après le début de la mission. Nous avons tellement à apprendre sur l'atmosphère et sur la façon dont les tempêtes solaires affectent la planète rouge », a déclaré Shannon Curry, chercheuse principale de MAVEN à l'Université de Californie à Berkeley. Source:
nasa.gov 
