Nouvelle technique pour identifier des dépôts sédimentaires riches en glace sur Mars

Vendredi, 26 octobre 2018
Une équipe internationale(1) 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 dans le sol permet de reconstituer le paléoenvironnement et le climat et donc mieux contraindre l’histoire récente de la planète. 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 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 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 (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, 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 un pergélisol ou des traces de glaciers (Figure 2).
La cartographie à haute résolution de structures de paysages sur de grandes régions prend beaucoup de temps. Au lieu d’une cartographie classique, il a été utilisé une grille (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 Paris Sud, 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 (SHARAD), qui est à bord de la sonde américaine Mars Reconnaissance Orbiter, a permis de contraindre la teneur en glace de ce dépôt qui varie entre 50 et 85% en volume.
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 a été financé par le International Space Science Institute de Bern (ISSI), le Programme National de Planétologie (CNRS, INSU) et le CNES.

Note(s): 
  1. Les laboratoires français impliqués sont geosciences Paris-Sud (GEOPS, Université Paris-Sud/CNRS) et le Laboratoire de planétologie et géodynamique (LPG, CNRS/Université d'Angers/UNiversité de Nantes).
Source(s): 
Séjourné, A., Costard, F., Swirad, Z. M., Łosiak, A., Bouley, S., Smith, I., et al (2018) Grid‐mapping the northern plains of Mars: using morphotype and distribution of ice‐related landforms to understand multiple ice‐rich deposits in Utopia Planitia, Journal of Geophysical Research: Planets, doi:10.1029/2018JE005665
Ramsdale, J. D., Balme, M. R., Gallagher, C., Conway, S. J., Smith, I. B., Hauber, E., et al (2018) Gridmapping the northern plains of Mars: Geomorphological, Radar and Water‐Equivalent Hydrogen results from Arcadia Plantia, Journal of Geophysical Research: Planets, doi:10.1029/2018JE005663
Orgel, C., Hauber, E., van Gasselt, S., Reiss, D., Johnsson, A., Ramsdale, J. D., et al (2018). Gridmapping the Northern Plains of Mars: A New Overview of Recent Water‐ and Ice‐Related Landforms in Acidalia Planitia. Journal of Geophysical Research: Planets, doi:10.1029/2018JE005664
Contact(s):
  • Antoine Séjourné, GEOPS
    antoine [dot] sejourne [at] u-psud [dot] fr, 01 69 15 49 29
  • François Costard, GEOPS
    francois [dot] costard [at] u-psud [dot] fr, 01 69 15 49 10

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