Nouvelle technique pour identifier des dépôts sédimentaires riches en glace sur Mars
Publié par Adrien le 27/10/2018 à 08:00
Source: CNRS-INSU
Une équipe internationale a permis de mettre en évidence un dépôt sédimentaire riche en glace dans les plaines nord de Mars non caractérisé auparavant. Pour cela, une nouvelle technique de cartographie a été utilisée pour étudier rapidement de grandes régions. Mieux connaitre la distribution de la glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) dans le sol permet de reconstituer le paléoenvironnement et le climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une région donnée pendant une période de temps donnée. Il se distingue de la...) et donc mieux contraindre l'histoire récente de la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en équilibre hydrostatique,...). Ce dépôt sédimentaire riche en glace est similaire au pergélisol comme en Sibérie ou au Canada. Il montre qu'il y a eu une longue période de glaciation (Une glaciation ou période glaciaire est à la fois une phase paléoclimatique froide et une période géologique de la Terre durant laquelle une part importante des continents est englacée.) où un dépôt sédimentaire riche en glace a pu se déposer et être préservé jusqu'à aujourd'hui.


Figure 1: Localisation des trois régions cartographiées dans les plaines nord de Mars (carte d'altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et biogéographique qui explique la répartition de la vie sur...) centré sur le pôle de Mars). @NASA/USGS

Les plaines nord de Mars, recouvertes de sédiments, contiennent de la glace dans le sol dans différentes régions. Cette glace se trouve parfois à des latitudes où les conditions sont très arides, posant des questions sur son origine. La distribution et la concentration de cette glace est encore mal contrainte. En effet, cette glace peut être très ancienne, liée à un ancien océan (Un océan est souvent défini, en géographie, comme une vaste étendue d'eau salée. En fait, il s'agit plutôt d'un volume, dont l'eau est en permanence renouvelée par des...) (environ 3,7 Ga) ; ou plus récente car liée à de possibles glaciations passées (<1 Ga). Mieux connaitre la distribution de la glace dans le sol permet de reconstituer le paléoenvironnement et le climat et donc mieux contraindre l'histoire récente de la planète.

Une équipe internationale regroupant différentes universités en Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité...), incluant Antoine Séjourné, François Costard et Sylvain Bouley du laboratoire GEOPS, et des collègues américains, ont cartographié 3 régions cibles (Utopia, Acidalia, Arcadia Planitiae) dans les plaines nord de Mars (Figure 1). Le but de ce travail a été de connaître la distribution de plusieurs structures de paysages indiquant la présence de glace, comme par exemple: des polygones se formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de hauteur : plus la fréquence est élevée, plus la...) dans un pergélisol ou des traces (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de certification et de notification basé sur internet sous la responsabilité de la...) de glaciers (Figure 2).

La cartographie (La cartographie désigne la réalisation et l'étude des cartes géographiques. Le principe majeur de la cartographie est la représentation de données sur un support réduit...) à haute résolution de structures de paysages sur de grandes régions prend beaucoup de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.). Au lieu d'une cartographie classique, il a été utilisé une grille ( Un grille-pain est un petit appareil électroménager. Une grille écran est un élément du tube de télévision. Une grille d'arrêt est un élément du...) (aussi grande que la France pour 250 km de large) avec des cellules. Dans chaque cellule (20x20 km) la présence ou non de structures liées à la glace est enregistrée. Cette technique permet d'étudier rapidement et objectivement de grandes régions. C'est la première fois qu'une cartographie continue est réalisée à cette résolution et sur une aussi grande région que les plaines nord de Mars.


Figure 2: Les structures dans la région d'Utopia Planitia (Mars) ressemblent aux structures présentent en Sibérie ou au Canada où un pergélisol riche en glace est présent. Les lacs et mares de thermokarst en Sibérie indiquent la fonte de la glace tandis que les dépressions et les cavités sur Mars indiquent une sublimation de la glace. A droite, image HiRISE de Mars, @NASA/USGS. A gauche, photo de Sibérie @Antoine Séjourné

Les résultats de cette étude publiés dans le Journal of Geophysical Research, montrent que ces structures liées à la glace sont concentrées dans certaines régions. Dans la région d'Utopia Planitia étudiée par l'équipe de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission...) Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du...) Sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.), il a été mis en évidence un dépôt riche en glace jeune (10 Ma) qui n'avait pas été identifié jusque-là. L'utilisation d'un radar (Le radar est un système qui utilise les ondes radio pour détecter et déterminer la distance et/ou la vitesse d'objets tels que les avions, bateaux, ou encore la pluie. Un émetteur envoie des ondes...) (SHARAD), qui est à bord 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 au-delà. Cela couvre à la fois les mesures in situ (champs...) américaine Mars Reconnaissance Orbiter (Mars Reconnaissance Orbiter (acronyme : MRO) est une sonde spatiale américaine actuellement en orbite autour de Mars. Son lancement, initialement prévu par la NASA le 10 août 2005, a du être reporté à deux...), a permis de contraindre la teneur en glace de ce dépôt qui varie entre 50 et 85% en volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.).

La région d'Utopia Planitia possède un pergélisol riche en glace comme celui en Sibérie ou au Canada, ce qui démontre par analogie, que les plaines nord de Mars ont subi une longue période de glaciation où un dépôt sédimentaire riche en glace a pu se déposer et ensuite être préservé jusqu'à aujourd'hui.

Cette étude va permettre d'effectuer de nouvelles études plus détaillées de la glace et des sédiments dans les plaines nord de Mars.

Ce projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours...) a été financé par le International Space Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on tient pour vrai...) Institute de Bern (ISSI), le Programme National de Planétologie (La planétologie est la science de l'étude des planètes. La discipline recouvre de nombreuses branches de la science ; son domaine d'étude s'étend des grains microscopiques jusqu'aux planètes géantes gazeuses.) (CNRS, INSU) et le CNES.
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