Des images tridimensionnelles du sous-sol révèlent des structures au sein des calottes glaciaires polaires martiennes, y compris la stratification précédemment obscurcie, un plus grand volume de dioxyde de carbone congelé contenu dans la calotte polaire sud, et des éléments en forme de bol qui peuvent être des cratères d'impact enfouis dans les deux calottes polaires. Ces informations aideront les scientifiques à mieux comprendre les changements climatiques martiens et pourraient leur permettre de déterminer l'âge des calottes polaires sans utiliser de modèles climatiques. Les volumes de données 3-D ont été assemblés à partir des observations du Shallow Radar (SHARAD) à bord du Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) de la NASA pendant plus de 2000 passages en orbite au-dessus de chaque pôle martien.

"Nous avons appliqué des techniques développées par l'industrie d'une manière très nouvelle à un ensemble de données martien, produire des volumes 3-D qui sont chacun plus de 600 fois plus grands que n'importe quel ensemble de données terrestres ou planétaires de ce type, " a déclaré Nathaniel E. Putzig, un scientifique principal au Planetary Science Institute et co-auteur de "3-D Imaging of Mars' Polar Ice Caps using Orbital Radar Data" qui apparaît dans une section spéciale sur la télédétection dans le numéro de janvier de "The Leading Edge".

« Il est gratifiant de voir si clairement dans les structures de volumes SHARAD qu'il a fallu des années d'efforts pour caractériser avec les profils à orbite unique, " Putzig a déclaré. "Je suis enthousiasmé par ce que nous apprendrons des caractéristiques nouvellement révélées telles que les cratères d'impact probables."

"Ce travail ajoute littéralement une autre dimension aux données SHARAD au-delà de ce qui était disponible pour les scientifiques planétaires dans le passé, ", a déclaré Frederick J. Foss de Freestyle Analytical &Quantitative Services et auteur principal de l'article. "Alors que la sismique 3D et le radar à pénétration de sol sont devenus des outils de routine dans l'exploration géophysique terrestre, notre traitement 3-D des données SHARAD est une première dans l'exploration géophysique planétaire. Les volumes SHARAD imagés en 3D améliorent considérablement la détectabilité et l'interprétabilité des caractéristiques des calottes glaciaires polaires martiennes."

La stratification observée à la surface des calottes polaires martiennes est étudiée depuis des décennies. On a longtemps pensé qu'il représentait un record des changements climatiques sur cette planète. Les structures intérieures des calottes sont restées un mystère jusqu'à l'arrivée des sondeurs radar sur Mars au cours de la dernière décennie.

Précédemment, de nombreuses découvertes importantes ont été faites grâce à l'analyse de données provenant de collections de profils à orbite unique SHARAD malgré leurs limites inhérentes. Des produits de données 3D existent désormais pour la quasi-totalité du volume des intérieurs de calottes polaires.

Une première version du volume 3D polaire nord a permis d'évaluer la quantité de glace d'eau transférée aux calottes polaires lors du retrait le plus récent d'une période glaciaire martienne. Les premiers regards sur le volume 3-D polaire sud indiquent que les dépôts précédemment cartographiés de glace de dioxyde de carbone sont un peu plus grands que ceux rapportés. Dans les deux volumes polaires 3-D, les cratères d'impact connus dans et à proximité des calottes polaires qui sont partiellement remplis de glace ont des signatures distinctives en forme de bol dans les données radar, et des signatures similaires se trouvent ailleurs dans les glaces polaires mais sans aucune expression de surface. Il reste à déterminer si ces dernières structures sont vraiment des cratères d'impact.

Les estimations d'âge des surfaces planétaires dans tout le système solaire reposent sur des données statistiques pour les cratères d'impact sur la surface de la Lune calibrés à partir d'échantillons radiométriquement datés renvoyés pendant le programme Apollo. Cette méthode a été utilisée pour estimer les âges de surface des calottes polaires martiennes, mais les estimations de l'âge des calottes elles-mêmes ont dû s'appuyer sur des modèles numériques des changements climatiques passés.

Si un nombre suffisant d'éléments en forme de bol trouvés dans les volumes radar s'avèrent être des cratères d'impact, les scientifiques pourront évaluer l'âge des calottes polaires en utilisant uniquement les statistiques de cratères. La mesure dans laquelle les estimations d'âge de cette nouvelle méthode volumétrique sont en accord ou en désaccord avec celles des modèles climatiques aura des implications importantes pour l'exactitude de ces techniques de datation.