La morphodynamique dunaire autour de la calotte polaire de Mars

Mardi, 24 avril 2018

Des chercheurs de l’Institut de physique du globe de Paris (IPGP) et de l’Université Paris-Diderot en collaboration avec des climatologues du Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMD) viennent de développer une méthode permettant de remonter aux conditions de vents à partir de la morphodynamique des dunes à la surface de Mars. Leur méthode est valide dans n’importe quelles conditions et peut donc s’appliquer aussi bien sur Terre, sur Mars que sur Titan. Dans leur article publié dans la revue Earth and Planetary Science Letters, les scientifiques se sont en particulier intéressés à la région circumpolaire martienne. 

L’idée que les systèmes dunaires fournissent des informations uniques sur les régimes de vent à la surface des corps planétaires, où il n'y a pas de données météorologiques directes comme sur Terre n’est pas nouvelle. Cependant, remonter au régime de vent à partir des dunes n’est pas chose aisée. Pour relever ce défi, une équipe de chercheurs de l’Institut de Physique du Globe de Paris et du Laboratoire de Météorologie Dynamique ont mesuré et analysé à partir de données satellitaires fournies par la sonde Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA, des systèmes dunaires situés dans la région d'Olympia Undae près de la calotte polaire nord, sur Mars. En particulier, l’équipe ne s’est pas seulement intéressée à l’orientation des dunes, comme c’est classiquement le cas, mais également à la couverture sédimentaire, c’est-à-dire à la disponibilité en sédiment éolien. 

Pour la première fois, l'analyse de ces données a permis la mise en évidence d’une relation entre la disponibilité sédimentaire, c’est-à-dire l’apport en grain de sable et l'orientation des structures dunaires (des crêtes des dunes). Ainsi, cette étude atteste de deux modes de transitions : une abrupte et une douce qui correspondent respectivement aux dunes qui migrent en direction d’un bassin d’accumulation de sédiments éoliens et aux dunes qui s’en éjectent. En s’appuyant sur ces nouvelles observations et un modèle de morphodynamique dunaire, les chercheurs ont ainsi résolu le problème inverse leur permettant de remonter aux conditions de vents expliquant les mesures. 


Flux sédimentaire éolien autour de la calotte polaire martienne. Crédits : A.LUCAS IPGP/Univ. Paris-Diderot/LMD/Sorbonne-Université/CNRS

De ces résultats, l’étude montre que des variations de l’albedo de la surface aux abords de la calotte polaire martienne sont responsables de forts gradients dans la dynamique éolienne qui ne sont à ce jour pas modélisés dans les modèles de circulation globale du climat (GCM).  Ainsi, les chercheurs ont développé une nouvelle méthode permettant d’apporter des contraintes sur les régimes de vents à la surface de Mars et pouvant ainsi aider les climatologues à mieux modéliser le climat sur les planètes pourvues d’une atmosphère.


Aux abords d'Olympia Undae, les dunes qui entrent en collision avec un champ dense présentent une transition brutale dans les orientations des crêtes, alors que celles qui s’en échappent le fond de manière graduelles. Crédits : A.LUCAS IPGP, image CTX: MSSS/JPL-NASA

Source(s): 

L. Fernandez-Cascales, A. Lucas, S. Rodriguez, X. Gao, A.Spiga, C.Narteau, First quantification of relationship between dune orientation and sediment availability, Olympia Undae, MarsEarth and Planetary Science Letters, Volume 489, 1 May 2018, Pages 241-250

Contact(s):
  • Antoine LUCAS, IPGP (CNRS, Paris Diderot, Sorbonne Paris Cité)
    lucas [at] ipgp [dot] fr
  • Clément Narteau, IPGP (CNRS, Paris Diderot, Sorbonne Paris Cité)
    narteau [at] ipgp [dot] fr, 01 83 95 74 23

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