Les Mystères des Formations Géologiques de Mars

Des recherches sur Terre semblent confirmer que les formations géologiques en forme d’araignée sur la planète rouge sont sculptées par le dioxyde de carbone.

Découverte des Terrains Araneiformes

Depuis leur découverte en 2003 grâce aux images des orbiteurs, les scientifiques ont été fascinés par les motifs arachnéens qui s’étendent sur l’hémisphère sud de Mars. Bien que leur origine reste incertaine, ces formations ramifiées peuvent atteindre plus d’un kilomètre de long et comportent des centaines de « pattes ». Connues sous le nom de terrain araneiforme, ces structures sont souvent regroupées, donnant à la surface martienne un aspect ridé.

Le Rôle du Dioxyde de Carbone

La théorie prédominante suggère que ces formations sont le résultat de processus impliquant de la glace de dioxyde de carbone, un élément qui n’existe pas naturellement sur Terre. Des expériences récentes, publiées dans le Journal de la Science Planétaire, ont permis aux chercheurs de reproduire pour la première fois ces processus de formation dans des conditions simulant les températures et la pression atmosphérique martiennes.

“Les formations araignées sont des caractéristiques géologiques étranges et magnifiques à part entière,” a déclaré Lauren McKeown du Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie. “Ces expériences nous aideront à affiner nos modèles de formation.”

Le Modèle de Kieffer et les Expériences

Cette étude valide plusieurs processus de formation décrits par le modèle de Kieffer : la lumière du soleil réchauffe le sol lorsqu’elle traverse des couches de glace de dioxyde de carbone accumulées sur la surface martienne chaque hiver. Le sol, étant plus sombre que la glace, absorbe la chaleur, provoquant la sublimation de la glace en gaz de dioxyde de carbone. À mesure que la pression du gaz augmente, la glace martienne se fissure, permettant au gaz de s’échapper, entraînant avec lui des particules de poussière et de sable qui se déposent sur la surface de la glace.

Lorsque l’hiver cède la place au printemps, les cicatrices en forme d’araignée laissées par ces petites éruptions sont ce qui reste.

Reproduire les Conditions Martiennes

Pour McKeown et ses co-auteurs, le défi majeur des expériences était de recréer les conditions extrêmes de la surface polaire martienne : une pression atmosphérique très basse et des températures pouvant descendre jusqu’à -185 degrés Celsius. Pour cela, McKeown a utilisé une chambre d’essai refroidie à l’azote liquide, le DUSTIE (Dirty Under-vacuum Simulation Testbed for Icy Environments).

“J’adore DUSTIE. C’est historique,” a déclaré McKeown, notant que cette chambre de la taille d’un baril de vin avait été utilisée pour tester un prototype d’outil de raspage conçu pour le lander Mars Phoenix de la NASA. Cet outil a été utilisé pour briser la glace d’eau, que le vaisseau spatial a analysée près du pôle nord de la planète.

Les Résultats des Expériences

Pour cette expérience, les chercheurs ont refroidi un simulateur de sol martien dans un conteneur immergé dans un bain d’azote liquide. Ils l’ont ensuite placé dans la chambre DUSTIE, où la pression de l’air a été réduite pour imiter celle de l’hémisphère sud de Mars. Le dioxyde de carbone a ensuite été introduit dans la chambre et a condensé en glace au cours de trois à cinq heures. Après de nombreuses tentatives, McKeown a trouvé les conditions idéales pour que la glace devienne suffisamment épaisse et translucide pour que les expériences soient concluantes.

Une fois la glace obtenue avec les bonnes propriétés, un chauffage a été placé dans la chambre sous le simulateur pour le réchauffer et fissurer la glace. McKeown était ravie lorsqu’elle a enfin observé un panache de gaz de dioxyde de carbone émanant du simulateur en poudre.

“C’était un vendredi soir et le responsable du laboratoire est entré en courant après m’avoir entendue crier,” a raconté McKeown, qui avait travaillé pendant cinq ans pour obtenir un tel panache. “Elle pensait qu’il y avait eu un accident.”

Découvertes Inattendues

Les expériences ont révélé une surprise qui n’était pas prévue dans le modèle de Kieffer : de la glace s’est formée entre les grains du simulateur, puis a fissuré celui-ci. Ce processus alternatif pourrait expliquer pourquoi les formations araignées présentent un aspect plus “craqué”. L’occurrence de ce phénomène semble dépendre de la taille des grains de sol et de la quantité de glace d’eau présente sous terre.

“C’est un de ces détails qui montrent que la nature est un peu plus désordonnée que l’image que l’on en a dans les manuels,” a déclaré Serina Diniega de JPL, co-auteur de l’article.

Perspectives Futures

Maintenant que les conditions pour la formation de panaches ont été identifiées, la prochaine étape consiste à réaliser les mêmes expériences en utilisant une simulation de lumière solaire provenant du dessus, plutôt qu’un chauffage en dessous. Cela pourrait aider les scientifiques à affiner les conditions sous lesquelles les panaches et l’éjection de sol pourraient se produire.

De nombreuses questions demeurent concernant les formations araignées qui ne peuvent pas être résolues en laboratoire. Pourquoi se sont-elles formées à certains endroits sur Mars et pas à d’autres ? Étant donné qu’elles semblent résulter de changements saisonniers encore en cours, pourquoi ne semblent-elles pas augmenter en nombre ou en taille au fil du temps ? Il est possible qu’elles soient des vestiges d’une époque où le climat martien était différent, offrant ainsi un aperçu unique du passé de la planète.

Pour l’instant, les expériences en laboratoire seront la meilleure approche pour étudier ces formations. Les rovers Curiosity et Perseverance explorent des régions de Mars éloignées de l’hémisphère sud, où ces formations apparaissent (et où aucun vaisseau spatial n’a jamais atterri). La mission Phoenix, qui a atterri dans l’hémisphère nord, n’a duré que quelques mois avant de succomber au froid polaire intense et à la lumière limitée.