Mars est une planète sablonneuse et la caméra HiRISE sur le Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) nous a donné des tonnes de belles photos de dunes de sable martiennes. Mais les dunes de Mars sont très différentes des dunes ici sur Terre. Leur mouvement est régi par des facteurs différents de ceux des dunes de la Terre.
Le mouvement des dunes de sable sur Mars intéresse les scientifiques. Jusqu'où les vents les déplacent et où ils sont déposés, sont quelques-unes des questions importantes. L'étude de tous les processus dunaires contribue à la science atmosphérique et sédimentaire.
"Ce travail n'aurait pas pu être fait sans HiRISE."
Matthew Chojnacki, auteur principal, Université de l'Arizona.
Une équipe de scientifiques planétaires du Laboratoire des sciences planétaires de l'Université de l'Arizona a effectué une analyse détaillée des dunes de sable sur Mars. Matthew Chojnacki, scientifique associé à l'U of A, a dirigé l'étude, qui a été publiée dans la revue Geology. Le document est appelé «Contrôle des conditions aux limites sur les régions à flux de sable élevé de Mars».
L'étude a révélé que les caractéristiques à grande échelle sur Mars et les différences de température des reliefs jouent un rôle important dans les dunes martiennes. La même chose n'est pas vraie ici sur Terre.
L'équipe a concentré ses efforts sur les régions de Mars avec de grandes dunes de sable. "Parce qu'il y a de grandes dunes de sable dans des régions distinctes de Mars, ce sont de bons endroits pour rechercher des changements", a déclaré Chojnacki.
"Nous voulions savoir: le mouvement du sable est-il uniforme à travers la planète, ou est-il amélioré dans certaines régions par rapport à d'autres?" Dit Chojnacki. "Nous avons mesuré la vitesse et le volume auxquels les dunes se déplacent sur Mars." Les chercheurs ont cartographié les volumes de sable, les taux de migration des dunes et les hauteurs pour 54 champs de dunes, couvrant 495 dunes individuelles.
"Nous avons une petite armée d'étudiants de premier cycle ..."
Matthew Chojnacki, Université de l'Arizona
L'équipe s'est appuyée sur HiRISE (High Resolution Imaging Science Experiment) pour étudier les dunes. HiRISE est sur le Mars Reconnaissance Orbiter. Il représente environ 3% de la surface martienne dans les images haute résolution.
«Ce travail n'aurait pas pu être fait sans HiRISE», a déclaré Chojnacki, qui est membre de l'équipe HiRISE. «Les données ne proviennent pas uniquement des images, mais proviennent de notre laboratoire de photogrammétrie que je co-gère avec Sarah Sutton. Nous avons une petite armée d'étudiants de premier cycle qui travaillent à temps partiel et construisent ces modèles numériques de terrain qui fournissent une topographie à petite échelle. »
Qu'ont-ils trouvé?
«Sur Terre, les facteurs à l'œuvre sont différents de Mars.»
Matthew Chojnacki, auteur principal, Université de l'Arizona
Dans cette étude, l'équipe a trouvé des dunes observées allant de 2 mètres à 122 mètres de haut (6 à 400 pieds). Le mouvement des dunes a été cadencé à environ 0,6 (2 pi) par année terrestre. Ceci est en contrat avec les dunes de la Terre. Certaines des dunes les plus rapides sur Terre se trouvent en Afrique du Nord et se déplacent à environ 30,5 mètres (100 pieds) par an.
Les scientifiques planétaires ont débattu de la nature des dunes martiennes, se demandant si elles sont des reliques du passé antique, ou si elles sont toujours activement créées et déplacées autour de la surface. Maintenant on sait. Mars est peut-être une planète paresseuse en termes de mouvement des dunes, mais elle est toujours active.
Sur Mars, l'atmosphère est beaucoup plus mince qu'ici sur Terre, et c'est la clé pour comprendre ces résultats. Fondamentalement, le vent n'est pas assez puissant pour déplacer les dunes de sable de la même manière que sur Terre. Il doit y avoir d'autres facteurs.
À travers Mars, l'enquête a trouvé des lits de sable et de poussière actifs en forme de vent dans des fosses structurales - cratères, canyons, failles et fissures - ainsi que des vestiges volcaniques, des bassins polaires et des plaines entourant les cratères.
Mais il a également constaté, de façon surprenante, que les mouvements de sable les plus importants se situent près de trois formes de relief distinctes: Syrtis Major, Hellespontus Montes et l'Erg polaire nord.
Syrtis Major est une tache sombre sur Mars appelée albédo. Il est juste à l'ouest du bassin d'impact d'Isidis. Il fait sombre à cause de la roche basaltique de la région et du manque de couverture de sable. Les auteurs disent que le mouvement du sable ici est fortement influencé par le bassin Isidis voisin, qui est de 4 à 5 km de profondeur.
Hellespontus Montes est une chaîne de montagnes de 711 km de long, s'étendant à peu près au nord-sud. C'est aussi une fonction d'albédo. Il est situé dans le triangle Noachus. L'équipe a découvert que la volatilité saisonnière du CO2 jouait un rôle dans la formation des dunes ici.
L'Erg polaire nord est une mer de sable haute dans les latitudes nord. Il est également connu sous le nom de Vastitas Borealis. Il encercle toute la région polaire. L'Erg polaire Nord est la région dunaire la plus active de Mars. L'équipe a constaté que le CO2 saisonnier contribue au mouvement ici. Le sable est en grande partie verrouillé en place lorsque le CO2 est gelé, puis la fonte contribue au mouvement du sable, en grande partie à cause de l'albédo abaissé.
Pourquoi ces trois grandes régions ont-elles connu le plus grand mouvement de dunes? Qu'est-ce qui les distingue? Transitions radicales en géographie, pour une chose. En outre, les températures de surface. Sur Terre, aucun de ces facteurs ne façonne le mouvement des dunes de sable.
"Ce ne sont pas des facteurs que vous trouveriez en géologie terrestre", a déclaré Chojnacki. «Sur Terre, les facteurs à l'œuvre sont différents de Mars. Par exemple, l'eau souterraine près de la surface ou les plantes poussant dans la zone retardent le mouvement du sable des dunes. »
L'équipe a conclu que les grandes transitions dans les formations géologiques façonnent la migration des dunes de sable martiennes. Il est aidé par les changements de température près des caractéristiques de l'albédo comme Syrtis Major.
L'équipe a également constaté que le mouvement du sable est plus important près de petits bassins remplis de poussière brillante. "Un bassin lumineux réfléchit la lumière du soleil et chauffe l'air au-dessus beaucoup plus rapidement que les zones environnantes, où le sol est sombre", a déclaré Chojnacki, "de sorte que l'air remontera le bassin vers le bord du bassin, entraînant le vent, et avec elle, le sable.
Cette étude montre clairement que «les variabilités topographiques et thermophysiques à grande échelle jouent un rôle de premier plan dans la direction des flux de sable sur Mars», comme le disent les auteurs dans leur article. Les auteurs disent également que les résultats de cette étude aideront à la planification de futures missions dans des zones qui ne sont pas faciles à surveiller et peuvent avoir des implications pour l'étude d'anciens sites potentiellement habitables.
