Le Mars Express de l'ESA a capturé une étonnante variété de formes de terrain émergeant d'une épaisse couche de givre hivernal alors que le printemps arrive dans la région polaire sud de Mars. Certaines de ces caractéristiques sont étonnamment sombres par rapport à leur environnement glacé, leur valant le surnom de "terrain cryptique".
Les calottes polaires saisonnières de Mars sont principalement composées de glace de dioxyde de carbone avec un peu de glace d'eau. La glace sublime partiellement (se transforme directement de la glace solide en vapeur) au printemps, libérant de grandes quantités de gaz dans l'atmosphère mince de Mars. En automne, la vapeur se condense à nouveau et les calottes polaires grandissent. À la fin de l'hiver, elles peuvent même atteindre jusqu'à 55 degrés de latitude -- à peu près l'équivalent des régions sud de l'Écosse et du Danemark si on les traduit dans l'hémisphère nord de la Terre.
Ce cycle de gel-dégel donne naissance à une variété de caractéristiques de surface curieuses, dont beaucoup sont capturées dans ces images de la région d'Australe Scopuli près du pôle sud de Mars. Les images ont été prises par la caméra stéréo haute résolution (HRSC) à bord de Mars Express le 2 avril 2024 pendant le printemps de l'hémisphère sud.
Le côté gauche de l'image principale est dominé par un empilement épais de dépôts stratifiés exposés, formés lorsque des couches de glace gèlent avec des quantités variables de poussière piégée à l'intérieur. Le côté droit de l'image principale montre la surface lisse de ces dépôts stratifiés polaires.
Un terrain de teinte sombre domine le centre de la scène. Surnommé à l'origine terrain cryptique parce qu'il était peu clair pourquoi ces caractéristiques émergentes étaient beaucoup plus sombres que le reste de la calotte glaciaire, les chercheurs ont maintenant une meilleure idée des processus en jeu dans cette région dynamique.
Modèles périglaciaires
Un zoom sur la région sombre de l'image principale révèle que la surface est couverte d'un motif de formes polygonales à différentes échelles. Chaque polygone est délimité par des fossés ou des crêtes, et parfois les fossés piègent un givre brillant.
Pour un aperçu plus proche du terrain polygonal, nous pouvons nous tourner vers des images de plus haute résolution fournies par l'Orbiteur de Gaz Traceur de l'ESA. Bien que l'exemple montré ici provienne d'une autre zone des latitudes sud de Mars, il illustre magnifiquement la présence de glace persistante aux bords des polygones dans et autour d'un cratère d'impact, par une froide matinée printanière.
Sur Terre, ce motif est une caractéristique périglaciaire commune dans les régions arctiques et antarctiques qui indique généralement la présence de glace d'eau dans le sol. "Périglaciaire" fait référence aux régions et aux processus où un climat froid contribue à l'évolution des formes de terrain et des paysages. Les polygones se forment à partir des cycles de gel-dégel de la glace de sol au cours de plusieurs années, voire de siècles. Étudier ce type de motifs sur Mars peut aider les chercheurs à déchiffrer l'histoire climatique de la planète.
Jets et évents
À de nombreux endroits à travers l'image, des dépôts en forme d'éventail brillants et sombres peuvent être vus. Ils varient de dizaines à plusieurs centaines de mètres et sont orientés dans la direction des vents dominants.
Lorsque la lumière du soleil pénètre à travers la couche de glace de dioxyde de carbone translucide au début du printemps, elle réchauffe la surface sous-jacente. La glace au bas de la couche commence à sublimer, créant des poches de gaz piégées. La pression s'accumule et la glace surplombante se fissure soudainement. Des jets de gaz jaillissent à travers la surface, transportant de la poussière sombre d'en dessous. La poussière retombe sur la surface selon un motif façonné par la direction du vent dominant.
Le processus est similaire à celui qui crée les caractéristiques en "araignée" présentées dans une autre récente publication d'image de Mars Express.
Après que le matériau sombre se soit déposé sur la glace, une seconde phase commence alors que la glace et une nouvelle couche de poussière interagissent.
Le matériau sombre absorbe plus de lumière du soleil que la glace plus claire et réfléchissante, et il réchauffe donc la glace sur laquelle il est tombé, et les grains sombres s'enfoncent progressivement à travers la glace. En même temps, cela accélère le processus de sublimation, créant un trou. Soit de la glace fraîche est révélée en dessous, soit un nouveau givre peut alors se condenser sur les grains sombres en train de s'enfoncer, résultant en un éventail brillant à l'endroit de l'éventail initialement sombre.
Ce processus n'est observé qu'au printemps. Une fois que la couche de glace translucide saisonnière a complètement sublimé, les éventails deviennent indistinguables de la surface sous-jacente.
Explorer Mars
C'est grâce à la longévité de missions comme Mars Express, qui est arrivée en orbite autour de la planète rouge en 2003, que les changements saisonniers peuvent être observés sur de nombreuses années et que les caractéristiques autrefois cryptiques peuvent être mieux comprises.
En plus d'étudier les calottes glaciaires de la planète, la HRSC nous a montré l'ensemble de la gamme des caractéristiques géologiques de Mars, des crêtes et des rainures sculptées par le vent aux gouffres sur les flancs de colossaux volcans, en passant par les cratères d'impact, les failles tectoniques, les canaux fluviaux et les anciennes piscines de lave.
Avec sa suite de huit instruments, Mars Express cartographie également les minéraux de la planète, explore la composition et la circulation de son atmosphère, sonde sous sa croûte et étudie l'environnement martien.
La mission a été immensément productive au cours de sa durée de vie, créant une compréhension beaucoup plus complète et précise de notre voisin planétaire que jamais auparavant.