Les canyons sous-marins sont une dernière frontière sur la planète Terre. Il y a des milliers de ces caractéristiques géologiques époustouflantes cachées dans les profondeurs de l'océan. Pourtant, les scientifiques ont plus d'images à haute résolution de la surface de Mars que du fond océanique de la Terre.

Dans un effort pour faire la lumière sur ces mystérieuses caractéristiques sous-marines, Les chercheurs de Stanford ont analysé une collection d'images mondiales à partir d'un référentiel en ligne de données du fond de l'océan. Ils ont découvert que les canyons sous-marins, que l'on croyait se former de manière similaire aux canyons terrestres, sont plutôt fondamentalement différents des ravins terrestres qui traversent de vastes étendues de nos chaînes de montagnes. La recherche a été publiée en ligne dans Géologie 25 septembre.

"Les gens diraient, 'Tant pis, il n'y a pas vraiment de différence entre les deux systèmes car en fin de compte, une rivière qui coule contre un sédiment qui coule par gravité - ils vont juste faire la même chose, '", a déclaré l'auteur principal Stephen Dobbs, un doctorat candidat en sciences géologiques. "Et il s'avère que ce n'est pas nécessairement le cas."

Les chercheurs ont analysé les données du sonar multifaisceaux, qui est collecté par des navires ou de petits véhicules sous-marins juste au-dessus du fond marin qui envoient une onde sonar qui est utilisée pour faire des cartes du fond marin. Ils ont acquis des données pour l'étude à partir de la synthèse de la topographie globale multi-résolution, un référentiel en ligne open source. Dobbs a déclaré qu'il était surprenant de découvrir des différences dans les canyons sous-marins et aériens, puisque sur une carte, formations 9, 000 pieds sous l'eau ne peuvent pas être distingués des canyons qui sont 9, 000 pieds au-dessus du sol.

« Quand vous regardez d'un point de vue purement qualitatif - lorsque vous regardez simplement une carte - ils se ressemblent étonnamment, " a déclaré Dobbs. "Nous devions utiliser une méthode quantitative pour tester réellement s'il s'agit de systèmes différents."

Les scientifiques ont trouvé des distinctions dans les formes et les profils des canyons sous-marins. Sur terre, des changements importants dans la forme du canyon sont souvent déclenchés par de grandes inondations ou des glissements de terrain. Sous-marin, les recherches émettent l'hypothèse que les processus qui forment les canyons sous-marins sont des glissements de terrain périodiques d'une pente extrême, l'activité sismique ou les grosses tempêtes hivernales qui drainent beaucoup de sédiments du plateau continental peu profond.

« Tout cela est une frontière – nous ne connaissons pas réellement les réponses à ces choses, " a déclaré Dobbs. " Maintenant, nous avons toutes ces mesures et nous pouvons examiner plus précisément les causes de ces formations. "

De la classe à l'examen par les pairs

La recherche dirigée par des étudiants est née d'un séminaire d'études supérieures sur les canyons sous-marins organisé au printemps 2018. Le colloque a réuni des étudiants diplômés de deux laboratoires différents, ceux des professeurs de sciences géologiques Don Lowe et Stephan Graham. La recherche a été guidée par les co-auteurs George Hilley, professeur de sciences géologiques, et professeur adjoint de sciences géologiques Tim McHargue, qui font tous deux partie du groupe de recherche sédimentaire de Stanford Earth avec Lowe et Graham.

Hilley a déclaré que la plupart des gens ne réalisent pas que l'eau chargée de sédiments peut éroder le fond marin, peu importe le fait que ces flux ont sculpté des caractéristiques plus profondes que le Grand Canyon juste au large de la côte de Monterey. Parce que beaucoup d'images haute résolution ont été collectées ces dernières années, les membres du corps professoral savaient qu'il devrait être possible d'analyser un large échantillonnage des caractéristiques sous-marines.

« Nous avons utilisé le séminaire comme véhicule pour répondre si les formes produites par ces écoulements de densité partagent des caractéristiques essentielles avec celles produites par les rivières, " dit Hilley. " En posant ces questions en utilisant des données réelles, tout le monde a appris à formuler des hypothèses et à les falsifier à l'aide d'une analyse de données sophistiquée."

Alors que le projet s'écartait des principaux projets de recherche des étudiants diplômés, Dobbs a déclaré qu'il était satisfait de tout ce que le groupe a accompli en un an de poursuite de ce nouveau sujet.

Application à Mars ?

Dobbs a déclaré qu'il était enthousiasmé par la perspective d'utiliser ces méthodes pour comprendre non seulement la géologie sur Terre mais aussi sur d'autres planètes. Par exemple, cela pourrait aider les chercheurs à comprendre les paysages martiens, qui sont truffés de caractéristiques qui peuvent partager des similitudes avec les canyons de la Terre. La recherche est également pertinente pour les industries dépendantes de l'océan, y compris les entreprises de communication - dont les câbles de données peuvent être sectionnés par des événements dans des canyons sous-marins - ainsi que les opérations énergétiques et pétrolières et gazières offshore.

"Ces choses ont des impacts énormes sur les systèmes terrestres et elles ne sont fondamentalement pas comprises, " a déclaré Dobbs. "Nous sommes maintenant en mesure de les mesurer dans un sens géomorphique rigoureux et à partir de là, nous sommes capables de faire des inférences à la fois sur la façon dont ils se forment et sur la façon dont ils influencent nos systèmes et nos cycles."

Dobbs prévoit de continuer à travailler avec cet ensemble de données afin d'en savoir plus sur la formation et le comportement des canyons sous-marins.

« Ce qui est passionnant pour moi, c'est que, même si j'aime le travail sur le terrain, nous pouvons littéralement découvrir de nouvelles choses à l'aide d'outils très simples, accessibles au public et en libre accès, " il a dit.