Qu'est-ce que ça fait d'être à la surface de Mars ou de Vénus ? Ou encore plus loin, comme sur Pluton ou Titan, la lune de Saturne ?

Cette curiosité a fait progresser l'exploration spatiale depuis le lancement de Spoutnik 1 il y a 65 ans. Mais nous commençons seulement à effleurer la surface de ce que l'on peut savoir sur les autres corps planétaires du système solaire.

Notre nouvelle étude, publiée aujourd'hui dans Nature Astronomy , montre comment certains candidats improbables, à savoir les dunes de sable, peuvent donner un aperçu du temps et des conditions que vous pourriez rencontrer si vous vous teniez sur un corps planétaire lointain.

Qu'y a-t-il dans un grain de sable ?

Le célèbre poète anglais William Blake s'est demandé ce que signifie "voir un monde dans un grain de sable".

Dans nos recherches, nous avons pris cela au pied de la lettre. L'idée était d'utiliser la simple présence de dunes de sable pour comprendre quelles conditions existent à la surface d'un monde.

Pour que les dunes existent même, il y a une paire de critères "Goldilocks" qui doivent être satisfaits. Le premier est un approvisionnement en grains érodables mais durables. Il doit également y avoir des vents assez rapides pour faire sauter ces grains sur le sol, mais pas assez rapides pour les transporter haut dans l'atmosphère.

Jusqu'à présent, la mesure directe des vents et des sédiments n'était possible que sur Terre et Mars. Cependant, nous avons observé des caractéristiques de sédiments soufflés par le vent sur plusieurs autres corps (et même des comètes) par satellite. La présence même de telles dunes sur ces corps implique que les conditions de Goldilocks sont remplies.

Notre travail s'est concentré sur Vénus, la Terre, Mars, Titan, Triton (la plus grande lune de Neptune) et Pluton. Des débats non résolus sur ces organes durent depuis des décennies.

Comment concilier les caractéristiques apparemment soufflées par le vent sur les surfaces de Triton et de Pluton avec leurs atmosphères minces et ténues ? Pourquoi voyons-nous une telle activité prolifique de sable et de poussière sur Mars, malgré des vents mesurés qui semblent trop faibles pour la soutenir ?

Et l'atmosphère épaisse et étouffante de Vénus déplace-t-elle le sable de la même manière que l'air ou l'eau se déplacent sur Terre ?

Faire avancer le débat

Notre étude offre des prévisions sur les vents nécessaires pour déplacer les sédiments sur ces corps et sur la facilité avec laquelle ces sédiments se briseraient dans ces vents.

Nous avons construit ces prédictions en rassemblant les résultats d'une multitude d'autres articles de recherche et en les comparant à toutes les données expérimentales sur lesquelles nous pouvions mettre la main.

Nous avons ensuite appliqué les théories à chacun des six corps, en nous appuyant sur des mesures de télescopes et de satellites de variables telles que la gravité, la composition atmosphérique, la température de surface et la résistance des sédiments.

Des études antérieures à la nôtre ont porté soit sur le seuil de vitesse du vent requis pour déplacer le sable, soit sur la force de diverses particules de sédiments. Notre travail les a combinés, en examinant la facilité avec laquelle les particules pouvaient se briser dans le temps transportant du sable sur ces corps.

Par exemple, nous savons que l'équateur de Titan a des dunes de sable, mais nous ne savons pas quels sédiments encerclent l'équateur. Est-ce de la brume organique pure qui pleut de l'atmosphère, ou est-elle mélangée à de la glace plus dense ?

Il s'avère que nous avons découvert que des agrégats lâches de brume organique se désintégreraient lors d'une collision s'ils étaient soufflés par les vents à l'équateur de Titan.

Cela implique que les dunes de Titan ne sont probablement pas constituées de brume purement organique. Pour construire une dune, les sédiments doivent être emportés par le vent pendant une longue période (certains sables des dunes de la Terre ont un million d'années).

Nous avons également découvert que la vitesse du vent devait être excessivement rapide sur Pluton pour transporter soit du méthane, soit de la glace d'azote (ce que l'on supposait être les sédiments des dunes de Pluton). Cela remet en question si les "dunes" de la plaine de Pluton, Sputnik Planitia, sont vraiment des dunes.

Il peut s'agir plutôt d'ondes de sublimation. Il s'agit de reliefs semblables à des dunes issus de la sublimation de matériaux, au lieu de l'érosion des sédiments (comme ceux observés sur la calotte polaire nord de Mars).

Nos résultats pour Mars suggèrent que plus de poussière est générée par le transport de sable soufflé par le vent sur Mars que sur Terre. Cela suggère que nos modèles de l'atmosphère martienne ne capturent peut-être pas efficacement les forts vents "katabatiques" de Mars, qui sont des rafales froides qui soufflent la nuit.

Potentiel pour l'exploration spatiale

Cette étude arrive à un stade intéressant de l'exploration spatiale.

Pour Mars, nous avons une relative abondance d'observations; cinq agences spatiales mènent des missions actives en orbite, ou in situ. Des études comme la nôtre aident à éclairer les objectifs de ces missions et les voies empruntées par des rovers tels que Perseverance et Zhurong.

Aux confins du système solaire, Triton n'a pas été observé en détail depuis le survol de Voyager 2 de la NASA en 1989. Il existe actuellement une proposition de mission qui, si elle est sélectionnée, aurait une sonde lancée en 2031 pour étudier Triton, avant de s'anéantir. en volant dans l'atmosphère de Neptune.

Les missions prévues vers Vénus et Titan au cours de la prochaine décennie révolutionneront notre compréhension de ces deux éléments. La mission Dragonfly de la NASA, qui doit quitter la Terre en 2027 et arriver sur Titan en 2034, fera atterrir un hélicoptère sans équipage sur les dunes de la Lune.

Pluton a été observé lors d'un survol en 2015 par la mission New Horizons en cours de la NASA, mais il n'est pas prévu de revenir. + Explorer plus loin

Utiliser les dunes pour interpréter le vent sur Mars

Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article d'origine.