4.3 Propriétés thermo-physiques du cratère Gale
4.3.3 Comportement thermique non-idéal
On analyse maintenant le comportement thermique non-idéal révélé par les données de GTS, c’est-à-dire les écarts des températures GTS aux températures simulées des meilleurs ajustements. La figure4.11présente les moyennes des différences entre les tem-pératures GTS et les temtem-pératures des meilleurs ajustements (sur toutes les données) pour les 127 arrêts en fonction de la longitude solaire. Les différences < TRE M S− Tmodele` > sont calculées point par point pour toutes les données d’un arrêt et sont ensuite moyen-nées par arrêt. Curiosity a atterri au début du printemps et le 450eme` sol de la Mission correspond à la fin de l’automne. Nous n’avons donc pas de données hivernales, mais on voit sur la figure4.11 qu’il y a une tendance saisonnière. Pour construire la figure4.11, les ajustements ont été réalisés sur toutes les données mais la même tendance saisonnière est également observée si les ajustements se font sur une partie des données uniquement (l’amplitude varie alors de manière semblable et tous les points sont décalés de plusieurs K dans la même direction).
Les meilleurs ajustements des 127 arrêts ont tous des ∆T comparables (voir figure
4.8) et sans corrélation avec la longitude solaire. Les < TRE M S− Tmodele` > sont eux mini-maux en été, croissent durant l’automne et décroissent durant le printemps. La variation du < TRE M S− Tmodele` > est donc en opposition avec les variations saisonnières de
tempé-FIGURE4.11 – En haut : moyenne de la différence entre les températures de GTS des 127 arrêts et les meilleurs ajustements de simulation de température en fonction de la longi-tude solaire. En bas : exemple d’une simulation de température de la table de référence (avec une inertie thermique de 620 J.K−1.m−2.s−1/2 et un albédo de 0.25) en fonction de la longitude solaire. Chaque ligne en pointillé représente l’évolution annuelle de la tem-pérature à une heure locale précise. Les quatre saisons sont séparées par des lignes rouges en pointillé pour indication.
rature (figure4.11, en bas). La dispersion des points autour de cette tendance saisonnière semble moins importante en été. Il s’agit peut-être d’un biais observationnel car la cam-pagne à Yellowknife Bay a duré 200 sols et a occupé la majeure partie de cette saison. Durant le printemps et l’automne, GTS a observé une plus grande diversité de surfaces, ce qui pourrait expliquer la plus grande dispersion des < TRE M S− Tmodele` > de ces saisons. Les données GTS indiquent un comportement qui varie moins avec la saison que le cas idéal. Ce comportement non-idéal est décrit plus finement ci-dessous et les explications possibles sont discutées dans la section suivante.
Pour étudier dans le détail les caractéristiques de la variation saisonnière des < TRE M S− Tmodele` >, on peut en regarder l’évolution en fonction de l’heure locale. Les < TRE M S− Tmodele` > des 127 arrêts, répartis sur trois saisons, sont moyennés sur des intervalles de 1/4 d’heure sur la figure4.12. Au premier ordre, les variations diurnes obtenues pour les trois saisons sont assez similaires : toutes les saisons donnent des < TRE M S−Tmodele` > né-gatifs la nuit, positifs vers 9h, néné-gatifs aux alentours de midi puis positifs à nouveau en fin d’après-midi (figure4.12A). L’amplitude de ces variations journalières, d’une douzaine de K, est comparable à l’amplitude de la variation saisonnière vue sur la figure4.11. Les
différences entres les courbes saisonnières sont par comparaison faibles (< 4 K).
FIGURE 4.12 – Ecarts moyennés par saison entre les températures de GTS et les tem-pératures des meilleurs ajustements de chaque arrêt en fonction de l’heure locale (voir figure4.11). Les barres d’erreurs représentent la dispersion (2σ) des < TRE M S− Tmodele` > des différents arrêts composant une saison. Les < TRE M S− Tmodele` > du graphique A ont été calculés en utilisant les meilleurs ajustements sur toutes les heures locales et les ajus-tements ont été réalisés sur uniquement les données de jour (9h-18h) pour le graphique B.
Les heures locales des données GTS sur lesquelles sont réalisés les meilleurs ajuste-ment influent beaucoup sur ces tendances : les ajusteajuste-ments sont réalisés uniqueajuste-ment sur les données de jour pour la figure4.12B et le résultat est très différent. D’amplitude plus grande (le ∆T est plus important, cf figure4.8), les < TRE M S−Tmodele` >jour s sont logique-ment proches de zéro durant les heures de jour et très négatifs durant la nuit. Les ajuste-ments sur uniquement les données de jour lissent les variations (au risque de solutions in-vraisemblables comme on l’a vu) à ces heures locales. Un pic des < TRE M S−Tmodele` >jour s
aux alentours de 9h est cependant toujours visible. Le pic de la fin de l’après-midi est lui beaucoup moins marqué que sur la figure 4.12A. La courbe de l’été se démarque pour le début de soirée sur la figure 4.12B avec une bien moindre décroissance de < TRE M S− Tmodele` >jour s et un niveau moins négatif durant la nuit par rapport aux deux autres saisons. Cette variation de la vitesse de refroidissement de la surface en soirée retrouve dans la figure4.12A et semble signaler un comportement spécifique durant l’été. La figure4.13présente les < TRE M S− Tmodele` > diurnes moyennés non plus selon les saisons mais pour les 6 principales étapes du trajet de Curiosity (définies sur la figure
4.4). Les < TRE M S− Tmodele` > des différentes étapes présentent plus de variabilité par rapport à un comportement moyen que les < TRE M S− Tmodele` > saisonniers de la figure
4.12A, avec des amplitudes allant de 8 K (pour Glenelg) à 13 K (pour Rocknest). A Bradubury et durant les deux traversées, les < TRE M S− Tmodele` > chutent en début de soirée jusqu’à environ 21 H puis décroissent moins rapidement alors que la chute des < TRE M S− Tmodele` > ne perd pas en intensité en fin de soirée pour Rocknest, Glenelg et Yellowknife Bay. Ainsi, le comportement estival du < TRE M S− Tmodele` > en soirée (figure
4.12) se retrouve sur pour ces trois arrêts, alors que Curiosity était à Rocknest et à Glenelg durant le printemps.
Malgré la diversité thermo-physique des terrains observés (figures4.3 et4.3.2), tous les < TRE M S− Tmodele` > des étapes principales présentent qualitativement le même com-portement non-idéal, avec deux pics positifs autour de 9 et 18 H et un pic négatif autour
FIGURE 4.13 – Ecarts entre les températures de GTS et les températures des meilleurs ajustements des arrêts en fonction de l’heure locale pour les 6 étapes indiquées sur la figure4.4. Les barres d’erreurs représentent la dispersion (3σ) des < TRE M S− Tmodele` > des différents arrêts composant ces étapes. Les < TRE M S− Tmodele` > ont été calculés en utilisant les meilleurs ajustements sur toutes les heures locales.
de 12 H. Les < TRE M S− Tmodele` > à Rocknest présentent des spécificités, avec une plus forte amplitude diurne que ceux des autres étapes. Les < TRE M S− Tmodele` > à Glenelg et pour la traversée 1 ont leurs pics négatifs de mi-journée légèrement décalés vers le matin.