Figés dans le temps, les changements ne se produisent que sous la forme d'une lente érosion par des vents poussiéreux, d'un enfouissement par d'anciennes coulées de lave ou d'un impact occasionnel de météorite.
Une équipe de chercheurs dirigée par Matthew Chojnacki, scientifique principal du Planetary Science Institute, a cartographié et caractérisé les paléo-lits de la planète rouge pour mieux comprendre leur diversité et le climat ancien de Mars. L'étude a été publiée dans la revue Geomorphology.
Depuis 2013, Chojnacki travaille sur HiRISE, l'expérience scientifique d'imagerie haute résolution sur le Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA, ou MRO. « J'ai rassemblé une collection d'images HiRISE qui présentaient des caractéristiques étranges qui ressemblaient à des formes de lit, mais elles étaient creusées de cratères et couvertes de rochers. Elles semblaient décrépites et fossilisées », a déclaré Chojnacki. « Nous voulions enquêter davantage. »
Leurs recherches ont permis de découvrir des paléo-littoraux dans des paysages d'âge, de latitude et de contexte géologique variés, notamment des cratères, des canyons et des bassins. On peut les classer en groupes appelés paléo-dunes et paléo-mégaripples, qui ont été façonnées par le vent ; paléo-dunes fluviales, qui ont été façonnées par l'eau ; et fosses de dunes, qui étaient des paléo-dunes tellement érodées qu'il ne reste qu'une dépression peu profonde.
Des paléo-lits ont été trouvés partout sur la planète, mais la plupart étaient concentrés dans les Valles Marineris et Athabasca Valles, près de l'équateur ; Noctis Labyrinthus, à l'ouest de Valles Marineris ; Arcadia Planitia dans les basses terres du nord ; Hellas Planitia dans l' hémisphère sud et la transition hautes terres-basses terres entre Arabia Terra et Apollinaris Mons.
« Les formes paléo-littorales les plus convaincantes et les plus évidentes étaient les dunes », a déclaré Chojnacki. « Beaucoup de ces paléo-dunes ressemblent aux dunes modernes, elles ont juste l'air plus décrépites. »
Les paléo-formes de lit les plus répandues sont les paléo-mégaripples, qui ressemblent à de grands champs de crêtes parallèles. Ces formes de lit plus petites se produisent lorsque le vent souffle sur du sable grossier abondant.
« Les paléo-mégaripples sont également convaincants, mais légèrement moins que les dunes, car il existe d'autres processus géologiques qui auraient pu former des reliefs similaires », a déclaré Chojnacki.
En se basant sur ce que l’équipe savait des méga-ondulations modernes, ils ont proposé un modèle évolutif pour ces caractéristiques : le vent les façonne d’abord, puis s’arrête finalement, permettant le durcissement et la cimentation du sable en roche, conduisant à leur préservation et finalement à leur dégradation.
Les paléo-lits les plus rares et les plus dégradés ont probablement été façonnés par l'eau ancienne, appelés paléo-lits fluviaux. L'équipe n'a trouvé ces formes que dans ce que l'on pense être les vestiges d'anciennes méga-inondations.
Chojnacki a déclaré qu'il était surpris qu'ils n'aient pas trouvé davantage de ces paléo-lits fluviaux.
« Mars possède une abondance de lits fluviaux secs où d'autres formes de lit fluvial ont pu se former, mais il semble que leur petite taille et le remplissage des lits n'aient pas été propices à leur préservation », a-t-il déclaré.
L'équipe estime que la plupart des paléo-littoraux ont été cimentés dans les archives géologiques il y a environ 2 milliards d'années ou plus récemment. La plupart des littoraux ont probablement été enfouis après leur formation et leur transport, probablement par l'activité volcanique comme les coulées de lave ou les chutes de cendres, jusqu'à ce que l'érosion les révèle à nouveau, tandis que d'autres se sont cimentés dans la roche sans jamais être enfouis. « Dans d'autres cas, les dunes de sable actives le long de la calotte polaire nord migrent sur des paléo-dunes plus anciennes, ce qui entraîne leur érosion. La glace saisonnière peut également éroder les dunes », a déclaré Chojnacki. « La variété de ces formes de lit témoigne de la diversité des dynamiques et des conditions à l'œuvre dans le système solaire. »
Maintenant que cette étude a révélé un large échantillon de paléo-formes de lit sur Mars, l’équipe espère identifier les champs de dunes modernes qui pourraient se diriger dans une direction similaire.
« Alors que de nombreuses couches martiennes sont actives et en migration aujourd'hui, d'autres champs sont statiques et montrent des signes d'un processus de stabilisation qui pourrait éventuellement conduire à la lithification », a déclaré Chojnacki. « La compréhension de ce continuum nous permettra, espérons-le, de mieux comprendre les conditions climatiques changeantes de la planète rouge. »
Plus d'informations : Matthew Chojnacki et al., Global survey of paleo-bedforms on Mars, Géomorphologie (2024). DOI : 10.1016/j.geomorph.2024.109428
Fourni par le Planetary Science Institute
Depuis 2013, Chojnacki travaille sur HiRISE, l'expérience scientifique d'imagerie haute résolution sur le Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA, ou MRO. « J'ai rassemblé une collection d'images HiRISE qui présentaient des caractéristiques étranges qui ressemblaient à des formes de lit, mais elles étaient creusées de cratères et couvertes de rochers. Elles semblaient décrépites et fossilisées », a déclaré Chojnacki. « Nous voulions enquêter davantage. »
Leurs recherches ont permis de découvrir des paléo-littoraux dans des paysages d'âge, de latitude et de contexte géologique variés, notamment des cratères, des canyons et des bassins. On peut les classer en groupes appelés paléo-dunes et paléo-mégaripples, qui ont été façonnées par le vent ; paléo-dunes fluviales, qui ont été façonnées par l'eau ; et fosses de dunes, qui étaient des paléo-dunes tellement érodées qu'il ne reste qu'une dépression peu profonde.
Des paléo-lits ont été trouvés partout sur la planète, mais la plupart étaient concentrés dans les Valles Marineris et Athabasca Valles, près de l'équateur ; Noctis Labyrinthus, à l'ouest de Valles Marineris ; Arcadia Planitia dans les basses terres du nord ; Hellas Planitia dans l' hémisphère sud et la transition hautes terres-basses terres entre Arabia Terra et Apollinaris Mons.
« Les formes paléo-littorales les plus convaincantes et les plus évidentes étaient les dunes », a déclaré Chojnacki. « Beaucoup de ces paléo-dunes ressemblent aux dunes modernes, elles ont juste l'air plus décrépites. »
Les paléo-formes de lit les plus répandues sont les paléo-mégaripples, qui ressemblent à de grands champs de crêtes parallèles. Ces formes de lit plus petites se produisent lorsque le vent souffle sur du sable grossier abondant.
« Les paléo-mégaripples sont également convaincants, mais légèrement moins que les dunes, car il existe d'autres processus géologiques qui auraient pu former des reliefs similaires », a déclaré Chojnacki.
En se basant sur ce que l’équipe savait des méga-ondulations modernes, ils ont proposé un modèle évolutif pour ces caractéristiques : le vent les façonne d’abord, puis s’arrête finalement, permettant le durcissement et la cimentation du sable en roche, conduisant à leur préservation et finalement à leur dégradation.
Les paléo-lits les plus rares et les plus dégradés ont probablement été façonnés par l'eau ancienne, appelés paléo-lits fluviaux. L'équipe n'a trouvé ces formes que dans ce que l'on pense être les vestiges d'anciennes méga-inondations.
Chojnacki a déclaré qu'il était surpris qu'ils n'aient pas trouvé davantage de ces paléo-lits fluviaux.
« Mars possède une abondance de lits fluviaux secs où d'autres formes de lit fluvial ont pu se former, mais il semble que leur petite taille et le remplissage des lits n'aient pas été propices à leur préservation », a-t-il déclaré.
L'équipe estime que la plupart des paléo-littoraux ont été cimentés dans les archives géologiques il y a environ 2 milliards d'années ou plus récemment. La plupart des littoraux ont probablement été enfouis après leur formation et leur transport, probablement par l'activité volcanique comme les coulées de lave ou les chutes de cendres, jusqu'à ce que l'érosion les révèle à nouveau, tandis que d'autres se sont cimentés dans la roche sans jamais être enfouis. « Dans d'autres cas, les dunes de sable actives le long de la calotte polaire nord migrent sur des paléo-dunes plus anciennes, ce qui entraîne leur érosion. La glace saisonnière peut également éroder les dunes », a déclaré Chojnacki. « La variété de ces formes de lit témoigne de la diversité des dynamiques et des conditions à l'œuvre dans le système solaire. »
Maintenant que cette étude a révélé un large échantillon de paléo-formes de lit sur Mars, l’équipe espère identifier les champs de dunes modernes qui pourraient se diriger dans une direction similaire.
« Alors que de nombreuses couches martiennes sont actives et en migration aujourd'hui, d'autres champs sont statiques et montrent des signes d'un processus de stabilisation qui pourrait éventuellement conduire à la lithification », a déclaré Chojnacki. « La compréhension de ce continuum nous permettra, espérons-le, de mieux comprendre les conditions climatiques changeantes de la planète rouge. »
Plus d'informations : Matthew Chojnacki et al., Global survey of paleo-bedforms on Mars, Géomorphologie (2024). DOI : 10.1016/j.geomorph.2024.109428
Fourni par le Planetary Science Institute
