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L'énigme des dunes martiennes

ActualitéClassé sous :Astronomie , mars , dune

C'est un vieux mystère planétologique qui vient peut être de trouver son explication : l'origine des dunes martiennes. Les missions d'exploration de la planète rouge, notamment Global Surveyor, nous ont fourni des images merveilleuses de champs de dunes rappelant fortement ceux que l'on peut observer sur Terre et qui sont l'œuvre du vent. C'était surprenant car l'atmosphère martienne était théoriquement trop mince et trop ténue pour permettre à ce mécanisme de générer l'équivalent des barkhanes terrestres.

Les 4 types principaux de dunes Crédit : Arjuna Multimedia, 2005

Les 4 types principaux de dunes
Crédit : Arjuna Multimedia, 2005

L'observation de ces dunes sur Mars rendait en fait les scientifiques perplexes pour une autre raison encore. On observe, bien sûr, des tempêtes de sable sur Mars mais, si malgré tout les vents étaient assez puissants pour être responsables des dunes, alors on devrait observer des modifications notables de la forme et de la répartition de celles-ci. Cela n'a jamais été le cas ! La seule conclusion qui s'imposait était donc que toutes ces formations étaient des vestiges très anciens d'un temps où l'atmosphère martienne était plus dense.

Une autre explication vient d'être fournie par Eric Parteli de l'Université de Stuttgart et Hans Hermann du Swiss Federal Institute of Technology à Zürich. A l'aide d'une série de simulations informatiques, ils ont montré que des dunes pouvaient bien se former sur Mars dans les conditions actuelles, simplement le processus est beaucoup plus lent que sur Terre. Voilà pourquoi les différentes missions martiennes, et leurs campagnes de surveillance sur une longue période de temps, n'ont jamais révélé de modification des champs de dunes martiennes depuis leur découverte en 1971 par la sonde Mariner.

Les simulations ont porté sur deux types de dunes dont la modélisation mathématique avait été faite à partir d'observations terrestres, au Brésil et au Maroc par exemple. Les barkhanes (barchan en anglais) qui se forment sous l'action d'un vent soufflant dans une seule direction et des dunes dites "exotiques", car non observées sur Terre, qui résulteraient de l'alternance de vents dans deux directions.

En haut les dunes exotiques martiennes, en bas leurs simulations numériques Crédit : Eric Parteli

En haut les dunes exotiques martiennes, en bas leurs simulations numériques
Crédit : Eric Parteli

Le processus de formation résulte d'une série de sauts pour les grains de sable qui sont d'abord soulevés par le vent puis retombent un peu plus loin en provoquant le soulèvement d'autres grains de sable, eux-mêmes emportés par le vent et qui retombent à leur tour. Une véritable réaction en chaîne, et qui s'auto-entretient, se produit donc tant que le vent souffle.

Ce mécanisme peut être modélisé par une équation aux dérivées partielles dépendant de paramètres déterminés expérimentalement. Avec les valeurs martiennes la vitesse de transport des grains peut être dix fois plus importante que sur Terre. Cependant, le vent n'atteint un régime suffisant que pendant 40 s tout les 5 ans d'après les sondes martiennes au sol.  Il faut donc entre 10 000 et 50 000 ans pour qu'un champ de barkhanes se forme et 4 000 ans pour qu'une dune se déplace d'un mètre !

A gauche les barkhanes martiennes, à droite les simulations numériques Crédit : Eric Parteli

 A gauche les barkhanes martiennes, à droite les simulations numériques
Crédit : Eric Parteli

La conclusion de cette étude est donc double. Les dunes ne sont pas obligatoirement des dunes fossiles datant de plus d'un milliard d'années et les conditions dans l'atmosphère martienne sont probablement stables depuis plus de 50 000 ans.

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