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Posté par Redbran le Mercredi 23/12/2015 à 12:00
Les ravines de la planète Mars formées par la glace carbonique, et non de l'eau liquide
Les ravines observées sur Mars seraient produites par l'action de la glace de CO2 en hiver ou au printemps, et non par des écoulements d'eau liquide, comme avancé jusqu'ici. C'est la conclusion d'une étude menée par deux chercheurs français publiée le 21 décembre dans Nature Geoscience. Ils montrent que sous la glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) de CO2 chauffée par le Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une...), d'intenses mouvements de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend...) peuvent déstabiliser et fluidifier le sol jusqu'à créer des coulées semblables à celles générées par un liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.).


Exemples de ravines martiennes, dont l'origine a été longtemps attribué à l'action de l'eau liquide, mais qui serait en fait généré par les effets de la glace de CO2 à la fin de l'hiver (L'hiver est une des quatre saisons des zones tempérées.). Des ravines sinueuses sur les flancs d'un cratère dans le bassin de Newton (41°S-202°E) © NASA/JPL/University of Arizona


Exemples de ravines martiennes, dont l'origine a été longtemps attribué à l'action de l'eau liquide, mais qui serait en fait généré par les effets de la glace de CO2 à la fin de l'hiver. Les dunes du cratère de Russel (54.3°S-12.9°E) sont ici partiellement couvertes de glace de CO2. © NASA/JPL/University of Arizona

Depuis 2000, les caméras embarquées sur les satellites (Satellite peut faire référence à :) en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5...) de la planète Mars nous ont envoyé de multiples images montrant la présence de chenaux et de cônes de débris, semblables à ceux créés sur Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse...) par l'action de l'eau liquide sur les pentes d'éboulis, avec parfois un parcours sinueux. La formation de ces ravines semblait récente, âgées de quelques millions d'années à seulement quelques années. Elles relançaient l'idée que des quantités non négligeables d'eau liquide potentiellement propice à une forme de vie (La vie est le nom donné :) pouvaient se former sur la planète Mars aujourd'hui.

Le rôle de l'eau liquide dans la genèse des ravines a récemment été remis en question par des clichés de la sonde (Une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'Homme pour explorer de plus près des objets du système solaire et, pour certaines, l'espace qui est...) Mars Reconnaissance Orbiter (Mars Reconnaissance Orbiter (acronyme : MRO) est une sonde spatiale américaine actuellement en orbite autour de Mars. Son lancement, initialement...) de la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA,...). Ils ont révélé la formation de nouveaux chenaux, à des saisons où les températures sont beaucoup trop basses pour imaginer que de l'eau, même salée, puisse contribuer à un écoulement liquide. Par contre, le creusement des nouveaux chenaux semblait se dérouler lorsque que de la glace carbonique (formée par la condensation (La condensation est le nom donné au phénomène physique de changement d'état de la matière qui passe d'un état dilué (gaz) à un état condensé (solide ou...) de l'atmosphère de CO2 sur la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet...) pendant l'hiver martien) était présente. Peut-on lier les deux phénomènes ? Si oui, comment expliquer qu'une fine couche de glace carbonique de quelques dizaines de centimètres d'épaisseur puisse créer des coulées de dix à vingt mètres de largeur (La largeur d’un objet représente sa dimension perpendiculaire à sa longueur, soit la mesure la plus étroite de sa face. En...), bordées par des amoncellements d'éboulis atteignant un mètre de haut ?


Les effets de la glace de CO2 à la fin de l'hiver ou au printemps (voir texte)
Pour mieux comprendre les processus physiques liés à la condensation et la sublimation du CO2, Cédric Pilorget, chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de recherche sont...) à l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) d'Astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et...) Spatiale (CNRS/Université Paris-Sud) et François Forget, chercheur CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) au Laboratoire de météorologie dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) (UPMC/ENS Paris/CNRS/Ecole polytechnique), ont créé un simulateur numérique de l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme...) sur différentes pentes de la planète Mars. Du sous-sol à l'atmosphère, ce modèle prend en compte les échanges thermiques par rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.), par conduction, ou induit (L'induit est un organe généralement électromagnétique utilisé en électrotechnique chargé de recevoir l'induction de l'inducteur et de la transformer en...) par les changements de phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) du CO2. Ceci permet de simuler l'évolution du CO2 sous toutes ses phases au cours d'une année martienne, notamment sur la surface et dans les pores et les interstices du sous-sol.

A quelques centimètres sous les pentes martiennes sur lesquelles le CO2 se condense, on trouve toujours un "pergélisol" formé de grains cimentés par de la glace d'eau. Ainsi lorsque la glace de CO2 se condense sur le sol en hiver, l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec...) présent dans les pores et interstices du sous-sol immédiat se retrouve confiné, pris en sandwich entre le pergélisol étanche et la couche de glace de CO2 à la surface.


Gros plan sur des ravines en formation sur les dunes du cratère Russel (54.5°S, 12.7°E), au cours d'une année martienne. A gauche: les ravines au printemps pendant l'année martienne 28 ("MY28"). Au milieu: à la fin de l'hiver suivant ("MY29"), les dunes sont couvertes de glace carbonique. Les jets de gaz sous pression -engendrés par le chauffage (Le chauffage est l'action de transmettre de l'énergie thermique à un objet, un matériau.) de la base de la glace par le soleil- entrainent les grains de sable (Le sable, ou arène, est une roche sédimentaire meuble, constituée de petites particules provenant de la désagrégation d'autres roches dont la...) sous-jacent. Ils forment des taches sombres sur la glace. A droite: au printemps de l'année suivante, on constate qu'un nouveau chenal a été creusé par cette activité.© NASA/JPL/University of Arizona
Dans ces conditions, les simulations numériques de Cédric Pilorget et François Forget ont révélé des phénomènes étonnants. A la fin de l'hiver et au printemps, les rayons du Soleil passent au travers de la couche de glace de CO2 translucide et la chauffe par la base. La glace de v ne fond pas, mais se "sublime", en passant directement en phase gazeuse. Le gaz produit se diffuse dans le proche sous-sol poreux. Une partie peut s'y recondenser tandis que le reste du gaz s'accumule dans l'espace poreux restant, augmentant considérablement la pression dans le proche sous-sol, jusqu'à plusieurs fois la pression atmosphérique. Cette surpression finit par fracturer la glace de surface, ce qui génère une violente décompression. Les pores du sous-sol sont alors traversés de puissants flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie,...) d'air liés à l'évacuation du surplus de gaz et à la sublimation rapide de la glace de CO2 du sous-sol. En quelques minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de terrain est la carte originale, au crayon,...), voire quelques secondes, plusieurs mètres cubes de gaz (voire même plusieurs dizaines de mètres cubes au niveau des fractures) diffusent verticalement vers la surface. De tels flux sont capables de déstabiliser les grains situés sur les pentes et ainsi de provoquer des éboulements et des coulées. Surtout, la pression du gaz peut entraîner une véritable fluidification de l'avalanche, et lui donner les propriétés d'un écoulement liquide.

Un tel phénomène est sans équivalent sur Terre. On peut cependant le rapprocher de certaines coulées pyroclastiques générées pendant les éruptions volcaniques lorsque des avalanches de blocs et de débris sont déclenchées et fluidifiées par les gaz de l'éruption. On a observé que sur des pentes parfois très faibles ces écoulements pouvaient parcourir plusieurs kilomètres en transportant des blocs de plus d'un mètre de diamètre, et en formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de hauteur : plus la fréquence est élevée, plus la hauteur perçue est haute et inversement. Chaque...) des "levées" latérales de tailles analogues à celles des ravines martiennes. Les chercheurs estiment que les ravines martiennes ne se forment que lorsque les conditions sont réunies pour déclencher l'instabilité, de même que sur Terre chaque pluie (La pluie désigne généralement une précipitation d'eau à l'état liquide tombant de nuages vers le sol. Il s'agit d'un...) ne déclenche pas un éboulement de débris.

Le modèle des deux chercheurs français explique également pourquoi les ravines martiennes sont observées entre 30° et 60° de latitude (La latitude est une valeur angulaire, expression du positionnement nord-sud d'un point sur Terre (ou sur une autre planète), au nord ou au sud de l'équateur.), sur quelques pentes jusqu'aux pôles, et qu'en deçà de 45° les ravines ne se trouvent quasiment que sur les pentes orientées vers les pôles: le phénomène de surpression et de fluidification a précisément lieu là où les ravines sont observées.

Tout indique donc que l'exposition au soleil de la glace de CO2 déposée en hiver par la condensation de l'atmosphère sur les reliefs martiens est à l'origine d'une partie des ravines de la planète Mars -et peut-être de toutes- via un phénomène sans équivalent sur notre planète. L'eau liquide ne serait pas impliquée dans la formation des ravines. Ces travaux remettent donc en question l'idée que ces régions aient pu être propice à la vie dans un passé récent.

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Source: CNRS-INSU
 
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