Blocchi di ghiaccio di anidride carbonica potrebbero aver scavato i cosiddetti « gully »: strutture che solcano le dune e i pendii di alcuni crateri su Marte.
En ces dernières années, des scientifiques ont avancé plusieurs hypothèses pour expliquer l’origine des « goulets » sur Mars — des structures qui traversent les dunes et les pentes de certains cratères martiens — cherchant à comprendre s’ils avaient été façonnés par de l’eau liquide, de la glace, du dioxyde de carbone ou par des processus combinés. Désormais une nouvelle hypothèse suggère que des blocs de glace de CO₂ pourraient être les principaux responsables de la formation de ces canaux et non l’action de l’eau liquide, comme l’ont avancé d’autres chercheurs. L’une des chercheuses qui a contribué de manière déterminante à cette découverte est la docteure Lonneke Roelofs, géologue planétaire à l’Université d’Utrecht (Pays-Bas).
L’étude. La recherche, publiée dans la revue Geophysical Research Letters, montre comment des blocs de glace de CO₂ pourraient « creuser » des canaux dans les dunes sableuses martiennes via un processus entièrement nouveau pour la science terrestre.
« On aurait l’impression de regarder les vers de sable dans le film Dune », raconte Roelofs. « Les blocs se déplaçaient de manière autonome le long de la pente, creusant le terrain avec une efficacité surprenante ».
Le phénomène de la sublimation. Pendant l’hiver martien, lorsque les températures descendent jusqu’à –120 °C, la faible atmosphère du planète permet la formation de couches de glace sèche (dioxyde de carbone solide) sous les dunes de l’hémisphère sud. Avec l’arrivée du printemps, les flancs des dunes se réchauffent rapidement. Les blocs de glace, épais jusqu’à 70 centimètres et mesurant plus d’un mètre, commencent à se détacher et à glisser vers le bas. En raison de la raréfaction de l’atmosphère et du fort contraste thermique entre le sable chaud et la glace froide, la partie inférieure des blocs sublime — c’est-à-dire passe directement de l’état solide à l’état gazeux sans fondre.
Ce processus génère une pression de gaz suffisante pour soulever le bloc, le faisant glisser et creuser le terrain. « Dans notre simulation, nous avons vu comment la pression du gaz balayait le sable dans toutes les directions », explique Roelofs. « Le bloc finissait par se retrouver piégé dans une petite cavité, tout en continuant lentement sa descente. Lors des expériences en laboratoire que nous avons menées, un bloc de CO₂, à l’issue de sa glissade, laissait derrière lui un long canal entouré de crêtes sableuses sur les flancs : exactement comme ceux que l’on observe sur Mars ».
Expériences terrestres dans la « chambre martienne ». Pour tester cette hypothèse, Roelofs et l’étudiante Simone Visschers se sont rendues à l’Open University de Milton Keynes (Royaume-Uni), où existe une caméra martienne capable de reproduire la basse pression et les températures extrêmes de Mars.
Là, elles ont recréé en laboratoire des pentes sableuses avec différentes inclinaisons, en laissant tomber des blocs de glace sèche du haut. Quand l’angle de descente était correct, les blocs commençaient à creuser d’eux-mêmes, se comportant comme des « taupes » ou des vers de sable.
Les images et les données recueillies ont montré que le phénomène produit des chenaux identiques à ceux observés par le satellite HiRISE de la NASA dans la région du cratère Matara. Les irrégularités du chemin des chenaux semblent aussi dues aux creux de vent et aux variations locales de la granulométrie du sable, qui dévient la trajectoire des blocs lors de leur descente.
Implications pour la géologie martienne. La découverte de Roelofs apporte une preuve expérimentale d’une hypothèse formulée depuis longtemps: que les chenaux martiens ne sont pas le résultat de l’érosion par l’eau liquide, mais de processus cryogéniques liés au glace de CO₂. Ce mécanisme explique aussi pourquoi de telles structures se trouvent seulement dans certaines régions et saisons, et pourquoi il manque des traces de flux d’eau récents.
C’est un phénomène unique, jamais observé sur Terre, car ici le dioxyde de carbone n’atteint pas l’état solide dans les conditions naturelles de notre planète. Roelofs avait déjà contribué, en 2024, à une étude sur la sublimation du glace de CO₂ comme cause des coulées débris martiennes qui forment des canaux sur les parois des cratères. La nouvelle recherche étend ces résultats, montrant que le même principe physique peut aussi expliquer les chenaux.
Pourquoi Mars continue-t-elle à nous intriguer ? Étudier les processus qui façonnent la surface de Mars n’est pas seulement un moyen de mieux comprendre la Planète Rouge, mais aussi de réviser notre compréhension de la Terre.
Analyser un système planétaire différent permet en effet de découvrir de nouveaux mécanismes naturels et de réfléchir à la façon dont la vie terrestre est liée — et limitée — par les conditions de notre planète.
