Champ de dunes à l'intérieur d'un petit cratère de cinq kilomètres de diamètre dans les plaines du nord de Mars. © Nasa, JPL, UArizona
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Les conditions environnementales des planètes sont gravées dans leurs dunes de sable

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Les dunes ne sont pas une spécificité terrestre. Les vents soufflant à la surface d'autres planètes, comme Mars et Vénus, sont également capables d'y créer ce type de construction sédimentaire. Ces champs de dunes seraient d'ailleurs d'excellents analogues pour la détermination des conditions environnementales d'exoplanètes plus lointaines.

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[EN VIDÉO] Ingenuity, plus loin et plus rapide pour son troisième vol  Ce dimanche 25 avril 2021, Ingenuity, l’hélicoptère martien de la Nasa a effectué son troisième vol. Un vol immortalisé une fois encore par la Mastcam-Z du rover Perseverance, stationné à quelques dizaines de mètres de là. Ingenuity a cette fois volé jusqu’à 50 mètres en aval du point d’atterrissage, sortant du champ de la caméra. Le tout pour un vol de quelque 80 secondes à environ 2 mètres par seconde. © NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS 

Plages, déserts, milieux marins, lacustres ou fluviatiles, les environnements donnant naissance à des dunes sont nombreux sur Terre. Présentes à l'actuel, ces constructions sableuses sont également observées dans les séries géologiques fossiles. L'étude de leurs formes permet d'ailleurs aux scientifiques de reconstruire les environnements passés dans lesquels elles se sont formées. Il est ainsi possible de savoir si elles se sont développées sous l'action du vent ou de l'eau, de déterminer le sens du courant, sa direction, sa puissance... Les informations contenues dans les dunes sont nombreuses et particulièrement précieuses pour la détermination des paléoenvironnements et des paléoclimats au cours de l’histoire de la Terre.

Rides de courant dans une série fossilisée. © SSP Division European Geosciences Union via imaggeo.egu.eu

Plus de 8.000 champs de dunes dans le Système solaire

Mais les champs de dunes ne sont pas une particularité terrestre, loin de là ! On en retrouve sur d'autres planètes de notre Système solaire, en particulier sur Mars, Vénus ou encore Titan, le plus grand satellite de Saturne. Et de même que pour la Terre, leur étude permet d'avoir une idée des conditions environnementales qui règnent sur ces planètes. La sonde Rosetta a même observé des structures de dunes sur la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, qui est caractérisée par la présence d'une très fine et éphémère atmosphère, formée par la vaporisation de la glace lorsque la comète passe près du Soleil. La génération de cette atmosphère transitoire semble avoir la capacité de mobiliser les particules de surface, engendrant la formation de petites rides.

Dunes sur Titan, la lune de Saturne. © Nasa, JPL-Caltech, ASI, Université Paris-Diderot

À ce jour, les planétologues ont recensé quelque 8.000 champs de dunes dans le Système solaire, en particulier des dunes éoliennes, qui témoignent de l'action des vents sur ces planètes. Sur Mars, plus de 4.000 champs de dunes ont été cartographiés. Leurs morphologies sont d'ailleurs très diversifiées, témoignant de processus de formation variés. Ainsi, la plupart des dunes éoliennes ont des formes paraboliques, longitudinales, en barkhanes, en dôme ou encore en étoile. Toutes ses formes sont observables sur Terre mais également sur les autres planètes possédant des champs de dunes. La forme en barkhane est le type le plus fréquent sur Mars, alors que les dunes longitudinales sont représentatives des régions équatoriales de Titan.

Champ de dunes à la surface de Mars. © Nasa, JPL, Cornell

Mars et Vénus, deux cas extrêmes pour comprendre les relations entre conditions environnementales et formation de dunes

L'étude de Mars et de Vénus permet aux scientifiques d'étudier la formation de dunes sous des conditions atmosphériques très différentes de celles de la Terre. Le cas de Vénus est particulièrement intéressant, puisque la planète présente une atmosphère extrêmement dense. Sous cette importante pression atmosphérique, les vents vénusiens présentent notamment des caractéristiques dynamiques assez semblables à celles des courants océaniques terrestres.  

À l'inverse, l'atmosphère ténue de Mars permet d'étudier la formation de dunes dans un environnement à l'opposé de celui de Vénus. L'observation des morphologies des dunes martiennes permet de modéliser les variations dans la direction des vents et de valider ainsi les modèles climatiques de la Planète rouge. Avec les vols réussis du petit hélicoptère Ingenuity actuellement sur Mars, les scientifiques s'attendent à affiner considérablement leur connaissance des dunes martiennes.

La comparaison de l'ensemble des données (morphologie des dunes, atmosphère, climat...) sur la Terre, Mars et Vénus permettent actuellement aux scientifiques de construire un modèle général de formation des champs de dunes qui pourra être utilisé pour l'évaluation des conditions environnementales sur des planètes plus lointaines, hors de notre Système solaire.

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