La modélisation des gullies au CO2

La revue Nature Geoscience a publié le 21 décembre un article Cédric Pilorget de l’Institut d’Astrophysique Spatiale et de François Forget du Laboratoire de météorologie Dynamique sur la formation des ravines (gullies en anglais) martiennes.

Il était soupçonné depuis longtemps que les ravines observées sur des zones très froides de Mars ne pouvaient pas être dues à de l’eau salée mais plutôt à des phénomènes liés à la glace de gaz carbonique. Le modèle mathématique développé par les deux chercheurs a permis de quantifier et décrire le phénomène.

La nouvelle a fait l’objet d’un communiqué du CNRS:

Ravines martiennes

Le phénomène décrit est le suivant:

Les rayons du soleil traversent facilement une couche de CO2 solide car celui-ci est très transparent, font monter la température en dessous, vaporisant le CO2 dont la pression monte jusqu’à faire craquer la couche superficielle tout en fluidisant les grains de matière sous jacent qui vont alors s’écouler comme un fluide (« lit fluidisé »). Le phénomène est le même que celui qui crée les étranges structures en étoiles visibles sur les calottes polaires. Dans ce cas, comme il n’y a pas de pente, le phénomène produit une sorte d’éruption locale ponctuelle.

Sur Terre les nuées ardentes, écoulement de cendres lévitant dans des gaz, survenant lors de certaine éruptions volcaniques, relèvent du même type de mécanisme.

Ravines évoluant sur les dunes du cratère Russel par 54,5° S et 12,7° E. A gauche aspect au printemps, au centre à la fin de l’hiver suivant puis à droite au printemps avec l’apparition d’une prolongation de la ravine centrale. Images HIRISE de MRO. (Doc. NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona)

Le mécanisme déclenchant un écoulement fluidisé de particules (doc. CNRS)

Exemple de ravines « au CO2 » (Doc. NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona)

Cette image montre 7  types d’écoulements martiens. Les scénarios de création sont plus ou moins connus. Par exemple le type 1 est du à un glissement de terrain, le type 6 à la descente d’un bloc rocheux. Le type 3 est une avalanche locale de matériau pulvérulent. Celles de type 4 sont, d’après la modélisation évoquée ici, dues au CO2. (Doc. NASA/JPL-Caltech/ASA/MSSS/UA)

Les écoulements de type 5 RSL (ici dans le cratère Newton) sont en revanche liées à de l’eau très salée comme prouvé récemment. (Doc. NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona)

L’intervention du gaz carbonique dans certains types d’écoulements est suspectée depuis longtemps. Voir « Une vallée au CO2 » et « Bobsleigh en gaz carbonique ».

Le résultats de dégazages de CO2 dans la région de la calotte polaire Sud à gauche avec une vue d’artiste du phénomène à droite. La vue de gauche occupe une surface d’un kilomètre carré. (Doc NASA/Univ. of Arizona à gauche et NASA/Univ. of Arizona/Ron Miller à droite)