Pendant des années, les scientifiques ont compris que dans les régions polaires de Mars, le dioxyde de carbone gelé (alias glace sèche) recouvre une grande partie de la surface pendant l'hiver. Au printemps, cette glace se sublime par endroits, provoquant la fissuration de la glace et la projection de jets de CO². Cela conduit à la formation d'éventails sombres et de caractéristiques appelées «araignées», toutes deux uniques à la région polaire sud de Mars.
Au cours de la dernière décennie, les chercheurs n'ont pas réussi à voir ces caractéristiques changer d'année en année, où des dégels répétés ont conduit à leur croissance. Cependant, en utilisant les données de la caméra HiRISE de Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), une équipe de recherche de l'Université du Colorado, de Boulder et du Planetary Science Institute en Arizona ont réussi à apercevoir la croissance cumulative d'une araignée pour la première fois d'un printemps à l'autre.
Les araignées sont ainsi nommées en raison de leur apparence, où plusieurs canaux convergent sur une fosse centrale. Les éventails sombres, en revanche, sont des plaques à faible albédo plus foncées que la calotte glaciaire environnante. Pendant un certain temps, les astronomes ont observé ces caractéristiques dans la région polaire sud de Mars et plusieurs théories ont été avancées quant à leur origine.
En 2007, Hugh Kieffer, du Space Science Institute de Boulder, Colorado, a émis l'hypothèse que les éventails sombres et les araignées étaient liés, et que les deux caractéristiques étaient le résultat du dégel du printemps. En bref, pendant la saison printanière de Mars - lorsque la région polaire sud est exposée à davantage de soleil - les rayons du Soleil pénètrent dans les calottes glaciaires et réchauffent le sol en dessous.
Cela provoque la formation de flux de gaz sous la glace qui augmentent la pression, ce qui finit par provoquer la fissuration de la glace et déclencher des geysers. Ces geysers déposent de la poussière minérale et du sable sur la surface sous le vent de l'éruption, tandis que les fissures dans la glace se développent et deviennent visibles depuis l'orbite. Bien que cette explication ait été largement acceptée, les scientifiques n'ont pas pu observer ce processus en action.
En utilisant les données de l'expérience scientifique d'imagerie à haute résolution du MRO (HiRISE), l'équipe de recherche a pu repérer des creux à petits canaux dans la région sud qui ont persisté et augmenté sur une période de trois ans. En plus de ressembler étroitement à un terrain aride, il se trouvait à proximité de sites d'éventails sombres. À partir de cela, ils ont déterminé qu'ils étaient témoins d'une araignée qui était en train de se former.
Comme l'explique le Dr Ganna Portyankina - un chercheur du Laboratoire de physique atmosphérique et spatiale de l'Université du Colorado, Boulder, et l'auteur principal du document de recherche de l'équipe - à Space Magazine par e-mail,
«Nous avons déjà observé différents changements de surface provoqués par les jets de CO². Cependant, ils étaient tous soit des changements saisonniers dans l'albédo de surface, comme les éventails sombres, soit ils n'étaient que de courte durée et ont disparu l'année suivante, comme les sillons. Cette fois, les creux sont restés pendant plusieurs années et ils développent une extension de type dendritique - exactement comme nous nous attendons à ce que les grandes araignées se développent. »
Des sillons qui étaient similaires au terrain araignée ont été repérés au pôle nord de Mars dans le passé, ce qui coïncidait avec une source martienne. À ces occasions, les scientifiques utilisant les données de l'instrument HiRISE ont rapporté avoir vu de petits sillons sur les dunes de sable, où des éruptions avaient déposé des éventails sombres. Cependant, dans ce qui est typique des sillons nordiques, il s'agissait d'occurrences annuelles non persistantes, disparaissant lorsque les vents d'été y déposaient du sable.
En revanche, les creux observés par la Dre Portyankina et son équipe dans la région polaire sud étaient persistants sur une période de trois ans. Pendant ce temps, ces caractéristiques se sont étendues et ont développé de nouveaux «affluents», formant un motif dendritique qui ressemblait à une araignée martienne. À partir de cela, ils ont conclu que les sillons nordiques précédemment observés avaient la même cause - c'est-à-dire que la sublimation provoquait le dégazage.
Cependant, ils ont également conclu que les sillons nordiques ne se développent pas avec le temps en raison de la grande mobilité du matériel dunaire dans la région polaire nordique. La différence, semble-t-il, se résume à la présence de sable érosif dans le nord et le sud, qui crée (ou déclenche) le processus d'érosion qui conduit à la formation d'auges en forme d'araignée - qui donnent toutes deux un coup de pied au processus mais peuvent effacez-le également.
"De nombreux endroits dans les régions polaires du sud avec des ventilateurs sombres saisonniers ne montrent aucun dépôt de sable visible", a déclaré le Dr Portyankina. «Les ventilateurs sombres dans ces endroits peuvent être uniquement un mélange de régolithe et de poussière, ou même simplement de la poussière en soi - comme c'est vraiment partout sur Mars… [T] les emplacements de tuyaux qui ont du sable subiront une érosion plus élevée simplement parce qu'il y a du matériel granulaire dans le flux de gaz. En gros, c'est du vieux sablage simple. Cela signifie qu'il doit être plus facile et plus rapide de tailler des araignées à ces endroits. »
En d'autres termes, là où il y a du sable sous la calotte glaciaire, le sol qui est susceptible d'être plus rocheux (c'est-à-dire plus dur)> La formation d'un terrain d'araignée peut nécessiter que le sol sous la glace soit suffisamment mou pour être sculpté, mais pas lâche qu'il remplira les canaux au cours d'un seul cycle saisonnier. En bref, la formation d'un terrain spidery semble dépendre de la différence de composition de surface entre les pôles.
En outre, à partir des nombreuses années de données HiRISE qui ont été accumulées, le Dr Portyankina et son équipe ont également pu mesurer le taux actuel d’érosion dans la région polaire sud de Mars. En fin de compte, ils ont estimé que les petits sillons semblables à des araignées nécessiteraient un millier d'années martiennes (environ 1 900 années terrestres) pour devenir une araignée à grande échelle.
Cette étude est certainement importante, car il est important de comprendre comment les changements saisonniers et l’érosion actuelle conduisent à la création de nouvelles caractéristiques topographiques pour comprendre les processus qui façonnent les régions polaires de Mars. Alors que nous nous rapprochons de plus en plus du jour où les missions en équipage et même les colonies deviennent une réalité, savoir comment ces processus façonnent la planète sera fondamental pour faire avancer les choses sur Mars.
