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H2020

ACTIVE_MARS — Résultat en bref

Project ID: 657452
Financé au titre de: H2020-EU.1.3.2.
Pays: Royaume-Uni
Domaine: Espace, Recherche fondamentale

La surface de Mars est tout sauf inactive

Mars est un monde en permanence refaçonné par les forces de la nature, notamment les dunes mobiles et les tourbillons de poussière. De nouvelles recherches tentent d’expliquer le mystère de la formation des paysages martiens en l’absence d’une grande quantité d’eau et présentent également de nouvelles découvertes ayant des implications sur le climat et la météorologie de la planète rouge.
La surface de Mars est tout sauf inactive
Les images haute résolution récemment publiées remettent en question les théories récentes selon lesquelles Mars serait une planète géologiquement morte, montrant plutôt que sa surface bourdonne d’activité. Les nouvelles études menées par le projet ACTIVE_MARS fournissent de nouvelles informations importantes sur la manière dont l’eau coule sur les surfaces sableuses ainsi que sur la contribution des tourbillons de poussière en ce qui concerne la présence d’aérosols minéraux dans l’atmosphère de la planète.

L’eau qui coule sur Mars est susceptible de bouillir

Les planétologues savent déjà que la surface de Mars est le lieu de «mouvements de terrain» comme les déplacements de dunes, les ravines et les lignes de pente récurrentes. Pourtant, le mystère concernant la quantité d’eau requise pour que de tels phénomènes puissent se produire reste entier.

Des expériences menées dans un caisson spécial capable de simuler les conditions atmosphériques sur Mars montrent comment sa surface pourrait permettre de transporter l’eau sans qu’elle se trouve sous forme liquide. Cela a impliqué d’abaisser la pression atmosphérique à l’intérieur de la chambre à celle habituellement rencontrée à la surface de Mars – environ 7 mbar – tout en simulant des températures de surface comprises entre 5 et 24 °C.

Étant donné que la pression atmosphérique sur Mars est très faible par rapport à celle de la Terre, l’eau bout à des températures beaucoup plus basses. «Quand la température de la surface est supérieure à 0 °C, l’eau commence à bouillir et, en atteignant 24 °C, l’eau se met à léviter au-dessus la surface. Ce phénomène peut entraîner une grande quantité de grains de sable et d’autres sédiments en cas de coulée le long d’une pente», explique le Dr Jan Raack, titulaire d’une bourse de recherche Marie Skłodowska-Curie à l’Open University et auteur principal de l’étude.

Le chercheur compare ce phénomène à l’effet dit «Leidenfrost», facilement visible lorsque des gouttes d’eau entrent en contact avec un corps beaucoup plus chaud que le point d’ébullition du liquide: la goutte d’eau se met à flotter sur un coussin de gaz «isolant», ce qui l’empêche de bouillir rapidement. Ce mécanisme de lévitation pourrait également avoir lieu sur Mars. «C’est la première fois que nous émettons l’hypothèse que des boulettes de sédiments puissent flotter sur les surfaces sableuses de Mars», note le Dr Raack.

Les résultats numériques ont montré que la force de lévitation est environ 7 fois plus forte sur Mars que sur Terre, et qu’elle peut persister 50 fois plus longtemps. Cela signifie qu’une plus grande quantité de sédiments peut être transportée sur de longues distances. Les expériences ont montré que l’effet de la lévitation pouvait déplacer d’énormes quantités de sédiments avec 10 fois moins d’eau que ce que l’on pensait nécessaire jusqu’ici, ce qui constitue un résultat important. De plus, environ 9 fois plus de sédiments ont été déplacés le long d’une pente grâce à cet effet.

Les tourbillons martiens

Les tourbillons de poussière sont des vortex verticaux de petite taille qui se forment en général dans les zones désertiques et qui sont visibles à cause de la poussière et des débris aspirés depuis le sol. «Sur Mars, les tourbillons de poussière sont très fréquents et on pense qu’ils sont responsables d’une grande partie de la poussière se retrouvant dans l’atmosphère de la planète», note le Dr Raack.

Lors d’une campagne de terrain dans une zone désertique du Maroc, le Dr Raack et ses collègues ont prélevé des échantillons de grains soulevés par deux tourbillons de poussière à des hauteurs n’excédant pas quatre mètres. Étant donné que les tourbillons de poussière terrestres se comportent d’une manière similaire à ceux de Mars, l’équipe a cherché à en savoir plus sur leur structure interne, sur le type de particules soulevées et sur la quantité de particules amenées à séjourner plus longtemps dans l’atmosphère.

«Presque tous les grains de sable ont été soulevés dans le premier mètre, confirmant ainsi l’existence d’une “jupe” de sable – la partie inférieure du tourbillon de poussière – avec une forte concentration en grains de sable plus gros», explique le Dr Raack. L’équipe a également constaté qu’environ 60 à 70 % de l’ensemble des particules fines de poussière (d’une taille inférieure à 31 μm) semblaient rester en suspension. «Cela peut avoir une influence sur le climat, la météorologie et la biogéochimie des deux planètes, ainsi que sur la santé humaine sur Terre», ajoute le Dr Raack.

Les mouvements de terrain et les tourbillons de poussière sont des manifestations spectaculaires de la nature dynamique de la planète rouge. ACTIVE_MARS a réalisé des travaux novateurs sur l’analyse de l’activité géologique de la planète, fournissant des explications plausibles à des phénomènes qui nous intriguent depuis longtemps.

Mots-clés

ACTIVE_MARS, Mars, eau, surface, tourbillon de poussière, planète rouge, ébullition, lévitation, mouvement de terrain