Le vent a façonné le visage de Mars pendant des millénaires, mais son rôle exact dans l'empilement des dunes de sable, tailler des escarpements rocheux ou remplir des cratères d'impact a échappé aux scientifiques jusqu'à présent.

Dans l'analyse la plus détaillée de la façon dont les sables se déplacent sur Mars, une équipe de scientifiques planétaires dirigée par Matthew Chojnacki du Lunar and Planetary Lab de l'Université d'Arizona a entrepris de découvrir les conditions qui régissent le mouvement du sable sur Mars et en quoi elles diffèrent de celles de la Terre.

Les résultats, publié dans le numéro actuel de la revue Géologie , révèlent que les processus non impliqués dans le contrôle du mouvement du sable sur Terre jouent un rôle majeur sur Mars, en particulier les caractéristiques à grande échelle du paysage et les différences de température de surface du relief.

"Parce qu'il y a de grandes dunes de sable trouvées dans des régions distinctes de Mars, ce sont de bons endroits pour rechercher des changements, " dit Chojnacki, chercheur associé à l'UA et auteur principal de l'article, "Les conditions aux limites contrôlent les régions à haut flux de sable de Mars." "Si vous n'avez pas de sable qui bouge, cela signifie que la surface est juste assise là, bombardé par des rayons ultraviolets et gamma qui détruiraient les molécules complexes et toutes les anciennes biosignatures martiennes. »

Par rapport à l'atmosphère terrestre, l'atmosphère martienne est si mince que sa pression moyenne à la surface n'est que de 0,6 pour cent de la pression atmosphérique de notre planète au niveau de la mer. Par conséquent, les sédiments sur la surface martienne se déplacent plus lentement que leurs homologues terrestres.

Les dunes martiennes observées dans cette étude mesuraient de 6 à 400 pieds de haut et se sont avérées ramper à une vitesse moyenne assez uniforme de deux pieds par année terrestre. En comparaison, certaines des dunes de sable terrestres les plus rapides sur Terre, comme ceux d'Afrique du Nord, migrer à 100 pieds par an.

"Sur Mars, il n'y a tout simplement pas assez d'énergie éolienne pour déplacer une quantité substantielle de matériau à la surface, " a déclaré Chojnacki. " Cela pourrait prendre deux ans sur Mars pour voir le même mouvement que vous verriez généralement au cours d'une saison sur Terre. "

Les géologues planétaires s'étaient demandé si les dunes de sable de la planète rouge étaient des reliques d'un passé lointain, quand l'atmosphère était beaucoup plus épaisse, ou si les sables à la dérive redessinent encore le visage de la planète aujourd'hui, et si oui, à quel degré.

« Nous voulions savoir :est-ce que le mouvement du sable est uniforme sur la planète ? ou est-il amélioré dans certaines régions par rapport à d'autres ?", a déclaré Chojnacki. "Nous avons mesuré la vitesse et le volume auxquels les dunes se déplacent sur Mars."

L'équipe a utilisé des images prises par la caméra HiRISE à bord du Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA, qui surveille le voisin d'à côté de la Terre depuis 2006. HiRISE, qui signifie High Resolution Imaging Science Experiment, est dirigé par le Laboratoire lunaire et planétaire de l'UA et a capturé environ trois pour cent de la surface martienne avec des détails époustouflants.

Les chercheurs ont cartographié les volumes de sable, taux et hauteurs de migration des dunes pour 54 champs de dunes, englobant 495 dunes individuelles.

"Ce travail n'aurait pas pu être réalisé sans HiRISE, " dit Chojnacki, qui est membre de l'équipe HiRISE. "Les données ne viennent pas que des images, mais a été dérivé de notre laboratoire de photogrammétrie que je cogère 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. »

A travers Mars, l'enquête s'est avérée active, lits de sable et de poussière en forme de vent dans les fosses structurelles - cratères, canyon, des failles et des fissures, ainsi que des vestiges volcaniques, bassins polaires et plaines entourant les cratères.

Dans la conclusion la plus surprenante de l'étude, les chercheurs ont découvert que les plus grands mouvements de sable en termes de volume et de vitesse sont limités à trois régions distinctes :Syrtis Major, une tache sombre plus grande que l'Arizona qui se trouve directement à l'ouest du vaste bassin d'Isidis; Hellespontus Montes, une chaîne de montagnes d'environ les deux tiers de la longueur des Cascades; et l'erg polaire nord, une mer de sable clapotant autour de la calotte glaciaire du pôle nord. Les trois zones se distinguent des autres parties de Mars par des conditions qui n'affectent pas les dunes terrestres :des transitions brutales de la topographie et des températures de surface.

"Ce ne sont pas des facteurs que vous trouveriez dans la géologie terrestre, " dit Chojnacki. " Sur Terre, les facteurs à l'œuvre sont différents de Mars. Par exemple, les eaux souterraines près de la surface ou les plantes poussant dans la zone retardent le mouvement du sable des dunes."

A plus petite échelle, les bassins remplis de poussière brillante se sont avérés avoir des taux de mouvement de sable plus élevés, également.

"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 dit Chojnacki, "ainsi l'air remontera le bassin vers le bord du bassin, conduire le vent, et avec elle, le sable."

Comprendre comment le sable et les sédiments se déplacent sur Mars peut aider les scientifiques à planifier de futures missions dans des régions qui ne peuvent pas être facilement surveillées et a des implications pour l'étude des anciens, environnements potentiellement habitables.