Une nouvelle étude menée par l'Université de Southampton et les instituts de recherche en France a révélé le mystère de la façon dont les mini-dunes de sable se forment sur les plages et dans les déserts.
Bien que la formation de grandes dunes du désert soit bien comprise, les scientifiques n'ont pas pu utiliser la même théorie pour expliquer comment les dunes à petite échelle – le genre que vous pourriez traverser en vacances à la plage émergent.
Les résultats, publiés dans la revue PNAnon seulement révèlent comment ces soi-disant « dunes proto » se produisent sur Terre, mais pourraient avoir des indices sur la façon dont ils se forment sur Mars et d'autres planètes.
« Ce sont le genre de formes de lit de sable à plus petite échelle que les gens verraient se former sous leurs yeux sur la plage avant que le vent ne s'arrête ou que les vagues les lavent », explique le professeur Jo Nield de l'Université de Southampton, qui a dirigé l'étude.
« La théorie de la façon dont les grandes dunes ondulées que vous pourriez imaginer sous la forme du désert du Sahara suppose que vous avez des quantités illimitées de sable doux et sèche qui est ramassé et déposé par le vent. Mais cela ne explique pas comment ces petites dunes prennent forme sur des surfaces humides comme une plage ou dans des zones graveleuses dures. »
Les proto-dunes ont été difficiles à étudier en détail car elles sont petites (jusqu'à quelques centimètres de hauteur), se déplacent et se développent rapidement (de rien à six centimètres dans une demi-heure) et peuvent disparaître aussi rapidement qu'ils émergent.
L'équipe de recherche internationale, avec des membres de l'équipe de Southampton, Paris, d'Oxford, de Loughborough, de l'Illinois et de Denver, a pu saisir comment ces petites dunes se forment pour la première fois en utilisant un balayage laser haute résolution dans le désert namibien.
Ils ont constaté que le sable se déplaçant sur des surfaces plus durs et plus consolidées rebondit plus haut et est transporté davantage par le vent. Une fois qu'il atterrit sur une surface plus douce et ondulée, le sable s'accumule.
Le professeur Nield a déclaré: « Sur ces surfaces, le sable ne se contente pas de rouler sur le terrain, il saute jusqu'à un mètre environ et donc il y a une transition progressive lorsque les grains ressentiront le changement d'une surface consolidée à surface ondulée.
« Une fois que les bosses commencent à se former, cela influence les modèles de vent, ajoutant plus de sable et aidant les dunes à grandir, comme cela se produit dans les plus grandes dunes. »
Cette nouvelle théorie, couplée aux données à haute résolution capturées, a été développée par des co-auteurs de Paris pour créer un modèle informatique de la dynamique en jeu. De manière passionnante, le modèle peut reproduire avec précision ce que les chercheurs ont observé dans leurs études sur le terrain dans des conditions arides telles que la Namibie mais aussi dans des conditions humides au Colorado et à Norfolk.
Le modèle permet également à l'équipe de modifier différents paramètres, tels que la quantité de sable et de vent, pour comprendre différents scénarios.
Le professeur Philippe Claudin, co-auteur du journal du Centre national français de recherche scientifique (CNRS), a déclaré: « Le modèle peut reproduire presque parfaitement ce que nous voyons dans nos données sur le terrain. Fait intéressant, nous voyons des modèles similaires dans les zones arides avec des zones de gravier et côtières où il y a de l'humidité.
« En utilisant le modèle, nous pouvons voir que s'il y a des vents vraiment forts, les dunes deviendront de plus en plus grandes, alors que s'il n'y a pas beaucoup de sable, le proto-dune s'érode et disparaîtra. »
Ces proto-dunes ne sont pas uniques à la Terre. L'équipe de recherche examine maintenant comment les mini-dunes se forment sur Mars.
« Nous sommes vraiment ravis de voir comment ce que nous avons appris sur Terre pourrait être appliqué à Mars et de comprendre les similitudes et les différences entre les proto-dunes sur les deux planètes », explique le professeur Nield.
