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Surfer sur les dunes du Sahara : gare à la chute

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Des chercheurs du Laboratoire de physique et mécanique des milieux hétérogènes, (CNRS, ESPCI, Universités de Paris 6 et 7) ont étudié pendant plus de trois ans les dunes barkhanes du Sahara atlantique et montré leur nature fondamentalement instable. Cette instabilité intervient de manière primordiale dans la régulation de la taille des dunes, les empêchant ainsi de grossir indéfiniment. Ces travaux, publiés dans la revue Nature du 29 septembre 2005, pourraient s'appliquer à l'étude des dunes sur Mars.

Dunes de sable

Les barkhanes sont des dunes en forme de croissant, soumises à un régime de vent unidirectionnel. Elles se propagent, les cornes en avant, à des vitesses pouvant atteindre cent cinquante mètres par an. Les processus dynamiques à l'oeuvre dans un champ de barkhanes, tel que celui étudié par les chercheurs dans le désert côtier du sud du Maroc, restent mal compris. En particulier, si les simulations numériques récentes réussissent à reproduire les propriétés d'une dune isolée, elles prédisent qu'un ensemble de dunes isolées les unes des autres fusionne au fil des collisions en une seule dune géante. Ce n'est pas le cas dans le désert où les dunes s'organisent en couloirs alignés dans le sens du vent sur des centaines de kilomètres.

En combinant observations et mesures de terrain à une modélisation théorique, les chercheurs ont identifié un mécanisme dynamique permettant la régulation de la taille des barkhanes. Ils ont démontré que toute perturbation, comme un changement de direction de vent, déstabilise la surface des dunes et génère des vagues de sable sur leurs flancs. Ces vagues peuvent se propager de plusieurs mètres par jour et "déferlent" dans les cornes, donnant naissance à une rafale de petites dunes dans le sillage de la dune déstabilisée. Ces petites dunes peuvent entrer en collision avec d'autres dunes, plus grosses et donc moins rapides, les déstabilisant à leur tour. En régénérant de nouvelles dunes de petite taille, cette instabilité régule ainsi la taille des barkhanes en empêchant qu'elles grossissent indéfiniment.

Ces travaux se situent à l'interface de la physique et de la géomorphologie. Forte de cette avancée, l'équipe de chercheurs a donc l'intention d'étendre cette analyse à la formation des dunes en rivière et sur Mars. Si les vagues de sable du Sahara atlantique se forment avec une longueur d'onde - distance entre les crêtes- d'une vingtaine de mètres, les dunes ne font à leur naissance que quelques centimètres en rivière et jusqu'à six cent mètres sur Mars. Il s'agirait pourtant des mêmes objets, dans la mesure où ils partagent une même physique, mais en interaction avec un fluide -une atmosphère- plus ou moins dense.

Parmi les projets, les physiciens ont démarré une collaboration avec des chercheurs Algériens pour se pencher sur le problème de la formation des dunes étoiles, les dunes les plus grandes sur Terre, que l'on trouve principalement dans les deux Grands Ergs algériens et dans la péninsule arabique.

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