La surface de Mars, avec ses coulées de dunes, ravines et mouvements de talus, est le résultat du transport de sédiments vers le bas dans un passé récent ainsi qu'aujourd'hui. Mais ce "gaspillage de masse", généralement causée par des écoulements d'eau - par exemple, comment les ravins sur Terre sont façonnés - s'est avéré un mystère pour les scientifiques planétaires. En effet, on suppose que d'énormes quantités d'eau sont nécessaires pour former ces caractéristiques.

Le problème est, il y a un manque d'eau sur Mars maintenant et dans le passé récent de la planète. Dans une nouvelle étude publiée dans Communication Nature , nous avons simulé les conditions atmosphériques sur Mars pour découvrir comment ces caractéristiques auraient pu se produire sans un grand débit d'eau.

Par exemple, les scientifiques ont émis des hypothèses sur le bilan hydrique nécessaire pour former les "lignes de pente récurrentes" - des stries sombres à la surface qui apparaissent chaque année (687 jours) pendant les températures maximales et qui se dissolvent pendant les mois les plus froids à la surface martienne. Mais l'eau nécessaire pour créer ces caractéristiques serait trop élevée pour provenir du temps martien chaque année.

Dans nos expériences, cependant, nous avons identifié qu'il est possible de transporter des sédiments le long d'une pente sans avoir besoin d'autant d'eau. Nous l'avons fait en utilisant la chambre de simulation de Mars, équipement spécialisé capable de simuler les conditions atmosphériques sur Mars.

Ensemble unique de conditions

Pour expliquer comment le gaspillage de masse peut se produire sans beaucoup d'eau, il est important de savoir que l'atmosphère actuelle de Mars est très mince - la pression moyenne est d'environ 7mb (millibars) (contre 1, 000 Mo sur Terre). À une époque relativement récente (environ 20 millions d'années), la pression a également été faible. Ces basses pressions signifient que l'eau liquide bouillira à des températures de sédiments basses d'environ 5°C. Cela signifie que l'eau liquide "lévitera" efficacement à la surface de Mars (lorsque les températures sont au-dessus du zéro). Cette eau « en lévitation » et bouillante peut entraîner une grande quantité de sable et d'autres sédiments lorsqu'elle dévale une pente. Ce processus nécessiterait beaucoup moins d'eau qu'il n'en faudrait autrement.

Avec ces informations de base, nous avons voulu tester le comportement des écoulements d'eau liquide sous de faibles pressions et avec des surfaces relativement chaudes (entre 5°C et 24°C, ce qui est chaud pour les surfaces de Mars, mais pas impossible). Les questions que nous avons posées dans notre expérience étaient :comment l'ébullition affecte-t-elle les mécanismes de transport ? Y aura-t-il plus ou moins de sédiments transportés avec effet d'ébullition ? Et pouvons-nous voir de nouveaux mécanismes de transport se mettre en place ?

Des travaux antérieurs ont étudié le transport des sédiments par l'eau liquide ou la fonte des glaces dans des conditions martiennes, mais le phénomène de lévitation ou de survol d'un mélange eau-sédiment au-dessus des sédiments chauds n'a pas été observé dans leurs expériences. Ce phénomène est comparable à ce que l'on appelle "l'effet Leidenfrost", facilement visible lorsque vous mettez quelques gouttes d'eau sur une plaque de cuisson chaude. L'eau se sublime immédiatement et la goutte flotte sur un coussin de gaz émanant de la goutte. Ce mécanisme pourrait également se produire sur Mars, mais comme décrit précédemment avec des températures beaucoup plus basses légèrement au-dessus du point de gel.

Nos expériences montrent que ce phénomène peut déplacer d'énormes quantités de sédiments le long d'une pente sans avoir besoin de beaucoup d'eau - environ neuf fois plus de sédiments ont été déplacés le long d'une pente avec l'effet de la lévitation que sans effet. Notre modèle a également montré que la gravité inférieure sur Mars aurait un effet positif sur la lévitation :avec une gravité inférieure, nous nous attendrions à une augmentation du taux de la quantité de sédiments transportés sur de plus longues distances.

Cela signifie en particulier pour Mars qu'il est possible d'expliquer les mouvements de masse déjà observés à sa surface avec moins d'eau que prévu et que la quantité d'eau nécessaire à certains processus de transport aurait pu être surestimée auparavant.

La mise en garde

Les températures "chaudes" des sédiments que nous avons choisies pour nos expériences sont possibles sur Mars. Ainsi, l'effet de lévitation ne pourrait se produire que lorsque les températures des sédiments sont relativement élevées (la température moyenne annuelle est d'environ -55°C, mais les températures de surface peuvent monter jusqu'à environ 30°C pendant la journée en été).

La question d'une origine possible de l'eau nécessaire à la lévitation n'a pu être résolue lors de nos expériences, et ici aussi, des travaux supplémentaires doivent être effectués pour résoudre cette incertitude. Néanmoins, nos expériences montrent qu'un tel mécanisme est possible sur Mars (lorsque les paramètres sont corrects) et devrait être pris en compte lors de la réflexion sur les caractéristiques de perte de masse liée à l'eau sur Mars. Nos expériences ne donneront pas de réponse sur la formation des caractéristiques récentes et actuelles de perte de masse de la surface martienne (en particulier les ravins et les lignes de pente récurrentes), mais nous offrons une nouvelle perspective.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.