Deux tailles d'ondulations sculptées par le vent sont évidentes dans cette vue de la surface supérieure d'une dune de sable martienne. Des dunes de sable et des ondulations plus petites existent également sur Terre. Les ondulations les plus grandes – espacées d’environ 3 mètres – sont d’un type inédit sur Terre. Crédit : NASA/JPL-Caltech/MSSS
Les causes communes peuvent potentiellement bouleverser les compréhensions antérieures.
Les ondulations du sable sont fascinantes. Ils sont symétriques, mais le vent, qui les provoque, ne l’est absolument pas. On les retrouve d’ailleurs sur Mars et sur Terre. Ils seraient encore plus fascinants si le même effet observé sur Mars pouvait également être constaté ici sur Terre. Et si une théorie unifiée pouvait expliquer leur formation sur deux planètes différentes de notre système solaire ?
C'est ce qu'affirment les professeurs Hezi Yizhaq et Itzhak Katra, physiciens à l'Université Ben Gourion du Néguev, ainsi que leurs collègues du Danemark, d'Allemagne, d'Italie, de Chine et des États-Unis, dans un article de couverture publié dans Géosciences naturelles.
Plusieurs tailles de vagues dans le sable créées par le vent dans le désert du Namib. Vous pouvez voir en bas de la haute dune de petites vagues droites formées dans du sable fin et des méga vagues plus grandes recouvertes de sable grossier granuleux. Le sable grossier est grisâtre tandis que le sable fin qui construit les dunes est rougeâtre. Crédit : Prof. Hezi Yizhaq/BGU
Des ondulations de sable photographiées sur Mars par NASALe rover Curiosity de 2015 a montré deux modèles distincts : de grandes ondulations (échelle métrique) et un modèle d'ondulations « d'impact » plus court (échelle décimétrique). La théorie dominante proposée depuis lors soutient que les ondulations à plus petite échelle sont produites par le mécanisme d'impact des particules transportées par le vent comme les ondulations normales sur Terre et que les ondulations plus grandes se forment en raison de l'instabilité hydrodynamique comme les ondulations sous-marines. De plus, on pensait que les conditions physiques qui les produisaient sur Mars ne pouvaient pas les produire sur Terre.
Preuve expérimentale
Cependant, les professeurs Yizhaq et Katra ont prouvé expérimentalement en utilisant la soufflerie de l'université Ben Gourion et Université d'AarhusSelon le tunnel martien, un tel phénomène pourrait exister sur Terre – nous ne l'avons tout simplement pas encore remarqué car nous ne savions pas que nous devions le rechercher.
Imiter le sable martien n'a pas été facile car il est plus fin que le sable ici sur Terre, explique le professeur Yizhaq, mais la percée s'est produite lorsqu'ils ont décidé d'essayer de minuscules boules de verre pour représenter de fins grains de sable.
Vagues reçues dans la soufflerie de l'Université Ben Gourion du Néguev avec des billes de verre d'un diamètre de 90 microns. Deux échelles de vagues peuvent être vues sur l’image. Les petites vagues d'une longueur d'onde de quelques centimètres et les grandes vagues d'une longueur d'onde d'environ 10 centimètres ressemblent à des vagues dues à l'écoulement de l'eau. L'existence de deux échelles d'ondes sur Mars a été découverte par le Mars Curiosity Rover. Crédit : Prof. Hezi Yizhaq/BGU
En outre, l’équipe de recherche internationale a proposé un cadre théorique unifié qui expliquerait les ondulations de sable sur Mars et sur Terre. À leur niveau le plus élémentaire, les ondulations de sable sur Mars causées par le vent ressemblent aux ondulations de sable sur Terre causées par l'eau.
« Il y a beaucoup plus de recherches, tant sur le terrain qu'expérimentales, nécessaires pour prouver notre théorie, mais il est étonnant de proposer quelque chose d'aussi radicalement nouveau dans un domaine que j'étudie depuis plus de 20 ans. C’est passionnant de sortir et d’essayer de trouver sur Terre ce que l’on peut clairement voir sur Mars », déclare le professeur Yizhaq.
La soufflerie de l'université d'Aarhus au Danemark permet de réduire la pression à celle de Mars, qui est 200 fois inférieure à la pression atmosphérique sur Terre. Le tunnel se trouve à l’intérieur du grand réservoir rouge. Crédit : Prof. Hezi Yizhaq/BGU
Le professeur Yizhaq est membre du Département d'énergie solaire et de physique de l'environnement. Le professeur Itzhak Katra est membre du Département des sciences de l'environnement, de la géoinformatique et de l'urbanisme.
La recherche a été soutenue par la Fondation israélienne pour la science (subvention n° 1270/20), la Fondation germano-israélienne pour la recherche et le développement scientifique (GIF) (subvention n° 155-301.10/2018), la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine, Texas A&M Engineering Experiment Station, bourse Europlanet no. 871149 et le programme de recherche et d'innovation Horizon 2020.
