Les dunes de Barchan traversent une plaine de la région d'Hellespontus, à l'ouest du bassin Hellas, sur Mars. L'orientation de leurs cornes indique des vents constants de l'est, souffle de haut en bas dans cette image capturée par Mars Reconnaissance Orbiter. Le soleil éclaire les pentes abruptes du vent, ou sous le vent, visages, sur les flancs inférieurs des dunes. Les dunes migrent avec le vent, parfois fusionnant ou étendant de longs doigts qui engendrent de nouvelles dunes. Crédit :NASA/JPL/Université de l'Arizona
Les scientifiques ont découvert des centaines de fosses en forme de croissant sur Mars où se trouvaient des dunes de sable de la taille du Capitole des États-Unis il y a des milliards d'années. Les courbes de ces anciennes empreintes de dunes enregistrent la direction des vents dominants sur la planète rouge, fournissant des indices potentiels sur le climat passé de Mars, et peut détenir des preuves de la vie ancienne, selon une nouvelle étude détaillant les résultats de la Journal of Geophysical Research :Planètes , une publication de l'American Geophysical Union.
Les dunes fantômes sont l'espace négatif laissé par les dunes de sable disparues depuis longtemps. La lave ou les sédiments d'origine hydrique ont partiellement enterré les dunes et durci, préserver les contours des dunes. Le vent a ensuite soufflé du sable sur les sommets exposés et l'a récuré de l'intérieur, laissant un moule solide en forme de dune perdue.
Des dunes fantômes ont été découvertes pour la première fois sur Terre dans la plaine de la rivière Snake dans l'est de l'Idaho en 2016. La nouvelle étude a identifié des dunes fantômes similaires sur des images satellites du bassin de Hellas et de Noctis Labyrinthus sur Mars. Les dunes sont une caractéristique commune sur la surface soufflée par le vent de la planète rouge, mais la nouvelle étude est le premier rapport de coulées de dunes préservées sur Mars.
"N'importe lequel de ces gouffres ne suffit pas pour te dire que c'est une dune, ou d'un ancien champ de dunes, mais quand tu les mets tous ensemble, ils ont tellement de points communs avec les dunes sur Mars et sur Terre que vous devez employer une sorte d'explication fantastique pour les expliquer autrement que comme des dunes, " dit Mackenzie Day, géomorphologue planétaire à l'Université de Washington à Seattle et auteur de la nouvelle étude.
Crédit :Wikipédia CC BY-SA 3.0
"L'une des choses intéressantes à propos des dunes fantômes, c'est qu'elles nous disent, avec certitude, que le vent sur Mars était différent dans le passé antique, quand ils se sont formés, " elle a dit.
L'atmosphère à la surface de Mars est à peu près aussi dense que la stratosphère terrestre à 35 kilomètres (22 miles) au-dessus du niveau de la mer, pourtant, le vent est un agent de changement persistant qui sculpte la surface.
Comprendre les vents du passé peut aider les chercheurs à reconstituer comment les sédiments auraient pu se déplacer à la surface, comment les principales caractéristiques se sont formées et si le climat ancien différait des conditions atmosphériques modernes, a dit le jour.
"Le fait que le vent était différent [lorsque les dunes fantômes se sont formées] nous indique que les conditions environnementales sur Mars ne sont pas statiques sur de longues échelles de temps, ils ont changé au cours des deux derniers milliards d'années, quelque chose que nous devons savoir pour interpréter la géologie sur Mars, " elle a dit.
Les cornes des dunes de barkhane indiquent les vents dominants du nord (en haut) dans le désert occidental égyptien près de Kharga (25.706⁰, 30.347⁰).Crédit : Google Earth
Formes familières inversées
À l'aide d'images satellites, Day et co-auteur David Catling, astrobiologiste à l'Université de Washington, documenté plus de 480 moisissures potentielles de dunes dans le champ de fosse de Noctis Labyrinthus, un fouillis fracturé de plateaux sur l'équateur juste à l'ouest de Valles Marineris, le plus grand système de canyons du système solaire. Les chercheurs ont également découvert plus de 300 fosses en forme de croissant dans un surface basse dans l'est de Hellas Planitia, un énorme, Cratère d'impact vieux de 4 milliards d'années s'étendant sur 2, 700 kilomètres (1, 678 miles) à travers l'hémisphère sud de Mars.
Les fosses ont une ressemblance frappante avec les dunes de barkhane, le type de dunes le plus courant sur Terre et sur Mars. Des dunes de barkhane en forme de croissant se forment sur des surfaces planes, non gêné par la végétation, lorsque le vent souffle principalement d'une direction et que le sable est limité. Les cornes des croissants pointent dans la direction du vent dominant. Le sable s'accumule à l'extérieur de la proue de la dune, souffle sur la lèvre et avalanche le bas de la pente raide sur la courbe intérieure de la dune.
La taille et la forme des fosses correspondent aux champs de dunes actifs sur Mars, et les fosses ont des caractéristiques que l'on ne trouve que dans les dunes, a dit le jour. Une seule fosse en croissant pourrait être une curieuse anomalie, Day a dit, mais un ensemble de fosses, alignés comme des croissants sur un plateau de boulanger, ressemble à un champ de dunes. La congruence a aidé à soutenir l'hypothèse que les fosses sont les restes d'anciennes dunes.
Un champ de carrières de dunes (panneau b) a été trouvé à Noctis Labyrinthus, juste à l'ouest de Vallis Marinaris à l'étoile noire dans le panneau (a). Les gros plans des fosses dans les panneaux (c) et (d) montrent des fosses en forme de croissant de dunes de barkhane. Les contours des chaînes de dunes de mise bas, les dunes à bras allongés et les formes caractéristiques de collision avec d'autres dunes, un peu comme les dunes vivantes d'Hellespontus, sont préservés par les fosses. Crédit :Mackenzie Day et David Catling/AGU
"Ils vont tous dans le même sens, ce à quoi vous vous attendriez pour les dunes car elles migrent toutes et se forment dans le même régime de vent. Donc juste la forme et la taille nous disent que ce sont des caractéristiques qui proviennent d'un ancien système de dunes, " a dit Day.
Sur la base de comparaisons avec des dunes vivantes, Day a calculé que la dune moyenne mesurait environ 40 mètres (130 pieds) de hauteur à Noctis Labyrinthus et 75 mètres (246 pieds) de hauteur au bassin de Hellas au moment où ils ont été enterrés.
Paysages anciens
Day et Catling ont estimé que l'inondation des champs de dunes fantômes sur Mars s'était produite à la fin de la période Hesperienne ou au début de l'Amazonie, il y a environ 2 milliards d'années, en supposant qu'il soit compatible avec la surface lisse entre les fosses dunaires. Cette surface lisse a probablement commencé comme un liquide lent qui s'est déversé dans le champ de dunes, s'élevant à 6 mètres (20 pieds) autour et entre les pieds des anciennes dunes de sable avant qu'elles ne durcissent, cimenter les dunes en place à mi-hauteur de leurs pentes.
Des dunes fantômes ont été découvertes pour la première fois dans la plaine orientale de Snake River (111°36'11.06″W, 44° 4’54.20″N) par David Gaylord en 2015. Crédit :Google Earth
Mars était un monde différent à l'époque où les dunes fantômes se sont formées, avec de l'eau qui coule et des volcans actifs. Les dunes ont peut-être été recouvertes de lave, comme le flux qui a partiellement enterré les dunes fantômes de la Snake River dans l'Idaho, mais la boue transportée par l'eau est une autre possibilité.
Sans sable neuf pour nourrir les dunes, le vent a finalement érodé leurs sommets jusqu'au niveau de leur couverture rocheuse et en dessous, creuser des trous creusés dans la forme des bases des anciennes dunes. Vue d'en haut, les bords des fosses dessinent la forme des dunes disparues, comme des croissants coupés en deux horizontalement.
Day a déclaré que le mécanisme d'enterrement pourrait avoir été différent dans les deux endroits. Noctis Labyrinthus se trouve dans une région qui a connu une activité volcanique fréquente et est jonchée de roches volcaniques. Le champ de fosse dans le bassin Hellas est en aval de deux grands canyons creusés par l'eau.
« Si une partie de l'eau qui a creusé ces vallées est allée assez loin en aval, il aurait pu arriver au champ de dunes, " Dit Day. " La seule chose dont nous sommes sûrs, c'est que le flux devait être relativement peu énergétique, relativement lent, sinon, cela éroderait les dunes et nous n'aurions pas les formes que nous voyons aujourd'hui."
Création d'un fantôme. (a) Les dunes de Barchan se forment avec leurs faces abruptes à l'abri du vent dominant, indiqué par les flèches noires. (b) Un liquide lent - de la lave dans le cas des dunes fantômes de Snake River sur Terre, mais peut-être de l'eau boueuse dans d'autres cas - a coulé autour des dunes et les a enterrées à mi-hauteur de leurs flancs. La lave ou les sédiments durcis à la roche. Le vent a emporté le sable exposé (c) en le récurant sous le niveau de la roche. Les vents de recirculation sapent davantage le sable des bords du dépôt dur (e) qui érode en élargissant la fosse (f). Le sable ancien peut s'attarder dans les crevasses profondes des fosses, protégé des radiations et des yeux des satellites en orbite. Crédit :Mackenzie Day et David Catling/AGU
Les dunes fantômes ont peut-être plus à dire aux scientifiques sur l'ancien environnement sur Mars, selon les auteurs de l'étude. Les poches abritées aux extrémités des extrémités arrière des dunes peuvent encore contenir du sable, caché des satellites en orbite, comme le font les dunes fantômes sur Terre. Ces recoins pourraient être de bons endroits pour rechercher les signatures moléculaires de la vie à une époque plus clémente sur Mars, protégé de la dégradation dans l'environnement difficile actuel en surface.
"Nous savons que les dunes sur Terre peuvent soutenir la vie, et les dunes sur Terre sont très similaires aux dunes sur Mars. Un problème que Mars a que la Terre n'a pas est le rayonnement de surface. Si vous êtes à l'intérieur d'une dune, ou au pied d'une dune, et tu es la vie microbienne, la dune vous protège d'une grande partie de ce rayonnement, " Dit Day. " Il n'y a probablement plus rien qui habite là-bas maintenant. Mais s'il y a jamais eu quelque chose sur Mars, c'est un meilleur endroit que la moyenne pour regarder."
Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de AGU Blogs (http://blogs.agu.org), une communauté de blogs sur les sciences de la Terre et de l'espace, hébergé par l'American Geophysical Union. Lisez l'histoire originale ici.
