Le mystère de la lenteur de l'écoulement des glaces polaires sur Mars résolu depuis cinquante ans

Les calottes glaciaires polaires de Mars ont été l’une des premières caractéristiques semblables à la Terre identifiées sur Mars. Depuis le développement du cinéma au XIXe siècle, les chercheurs s'attendaient à observer une activité semblable à celle de la Terre, telle que l'écoulement des glaces polaires. Mars, cependant, ne répond pas aux attentes.

En 1971, les données de Mariner 9 ont vu pour la première fois la glace du pôle sud sur Mars, déclenchant un débat de 50 ans sur la question de savoir si la glace coule ou non. Chaque fois qu’une interprétation de l’écoulement se présentait, elle était rapidement écartée par de nouvelles observations.

Depuis 50 ans, les chercheurs peinent à expliquer cette glace immobile. Aujourd’hui, un nouvel article dirigé par Isaac Smith, scientifique principal au Planetary Science Institute, propose une réponse : la glace, qui est constituée de différentes couches de matériau, peut être maintenue en place par ces couches.

Les images haute résolution des calottes glaciaires polaires de Mars révèlent des structures en couches complexes. Ces calottes ont une épaisseur d'environ 2 à 3 km (1,2 à 1,9 miles) et s'étendent sur plus de 1 000 km (600 miles) à travers les pôles martiens. Ces calottes sont constituées principalement de glace d'eau. Sous la glace se trouve un paysage complexe composé de pentes abruptes et de falaises.

Les chercheurs s'attendaient à ce que les flux de glace puissent atteindre des vitesses allant jusqu'à 1 m par an dans ces régions, et même des prévisions de débit modestes prévoyaient des débits de 10 cm par an. Cette vitesse de mouvement serait visible sur les images prises sur une courte période par les missions modernes, avec leur capacité à résoudre des éléments aussi petits que 1,2 à 2,4 m (4 à 8 pieds). Un écoulement de longue durée devrait également être visible dans d'autres éléments tels que les moraines (ou amas de décombres), les dépressions dans les falaises glacées et la déformation des couches. Rien de tout cela n’est visible nulle part sur l’une ou l’autre des calottes polaires.

Étant donné le manque d'observations soutenant l'écoulement de la glace, comme le dit Smith, « la question est donc : pourquoi la glace se déplace-t-elle plus lentement que prévu, et à quelle vitesse ? Nous avons une limite supérieure, alors testons quelques hypothèses. Dans mon article, j'ai examiné quatre hypothèses pour voir si elles pouvaient ralentir la glace.

Dans un article paru dans la revue Icare“Une hypothèse d'écoulement indétectable au niveau des dépôts polaires de Mars”, Smith travaille sur des calculs complexes pour quatre scénarios différents : 1) la glace est trop froide pour bouger, 2) les impuretés dans la glace la ralentissent, 3) elle est un mélange homogène de matériaux ralentit l'écoulement, 4) la glace est superposée de manière à ralentir de manière unique la glace jusqu'à un écoulement inmesurable.

Même si les quatre idées semblaient possibles, les modèles mathématiques ont montré que dans les trois premiers cas, la glace aurait dû être visiblement en mouvement et laisser derrière elle des preuves. Ce n’est que dans le dernier modèle de paysage en couches que la glace a été fixée.

“Les couches sont similaires à celles utilisées pour faire des smores ou un biscuit Oreo : des couches rigides avec des couches molles au milieu. Si vous empilez suffisamment d'oreos les uns sur les autres et que vous appuyez, il y aura un certain écoulement, mais pas autant que si vous aviez un mélange d'oreo s'émiette”, explique Smith. “Le modèle de couche peut ralentir les choses de plusieurs ordres de grandeur, suffisamment pour correspondre aux mouvements observés (ou à leur absence).”

À mesure que nous construisons des modèles qui nous permettent de comprendre la diversité des glaciers de notre système solaire, nous commençons à voir à quel point la physique peut être la même partout, mais des conditions locales spécifiques font que les choses agissent très différemment. Il est facile d’imaginer que Mars ressemble à la Terre, et peut-être qu’elle l’était autrefois, mais depuis environ un milliard d’années, Mars a connu un climat unique et rigoureux qui nous laisse des caractéristiques très différentes de celles de la Terre à étudier.

“Depuis Percival Lowell, les chercheurs se sont penchés sur les calottes polaires de Mars. Lowell a même envisagé la glace et les canaux pour aider les personnes vivant sur Mars”, explique Smith, en référence aux travaux de Lowell à la fin des années 1800 et au début des années 1900.

“Nous devons comprendre les principes physiques de base avant de pouvoir en dire davantage sur ce qui se passe sur d'autres planètes. C'est assez ésotérique. Très peu de gens s'intéressent à la dynamique des calottes glaciaires sur d'autres planètes, mais beaucoup plus de gens s'intéressent à l'histoire de la glace. sur Mars. Sans le contexte approprié, nous pouvons nous tromper pendant des décennies.

“Pour bien faire les choses, il faut savoir quels processus sont actifs et lesquels ne le sont pas. Je pense que cet article nous permet de mieux comprendre pourquoi la glace sur Mars se comporte de manière immobile.”