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Formation et évolution des morphologies périglaciaires en contexte de réchauffement climatique : applications aux cas de la Sibérie et de Mars

Participants : F Costard DR, J Gargani, MCF, A Sejourne Doctorant, F. Schmidt MCF, Ch Marmo IR.

Contexte de l’étude

L’imagerie haute résolution provenant des toutes récentes images des missions martiennes attestent de l’existence de toute une gamme de modelés issus d’un sol gelé permanent riche en glace vers les moyennes et hautes latitudes (<10 Ma). Ces modelés sont comparables en taille et en morphologie à ceux observés en Sibérie. L’objectif de ce programme est une étude de l’influence du réchauffement climatique sur les conditions de formation de ces modelés par une approche comparative Terre/Mars. On utilisera pour cela les informations provenant de l’imagerie satellitaire haute résolution de la sonde Européenne MarsExpress et de la caméra HIRISE de la sonde MRO (USA) et du satellite SPOT (pour la Terre). L’originalité de l’approche comparative Terre/Mars est l’étude de certains processus dans des conditions de température et de pressions différentes permettant de mieux contraindre leur origine. Ce programme bénéficie d’une allocation de thèse du Ministère (2009-2011 Thèse d’Antoine Séjourné) et d’un partenariat avec le Collège de Dawson à Montreal (Professeur Richard Soare) et avec le Permafrost Institut de l’Académie des Sciences de Russie à Yakutsk (Sibérie) pour les études sur le terrain en Yakoutie Centrale.

Etude du thermokarst : approche comparative Terre/Mars

Les régions périglaciaires sur Terre, au Canada et en Sibérie, présentent des structures très particulières : les lacs thermokarstiques et les réseaux polygonaux. Le terme « thermokarst » désigne la structure et le processus de dégradation d’un pergélisol riche en glace. Les lacs sont produits par la subsidence différentielle du pergélisol causée par la fonte de la glace et le remplissage de la dépression (Soloviev, 1973 ; French, 2007). La déstabilisation thermique de la glace du sol se produit fréquemment par une augmentation de l’épaisseur de la zone active (zone dégelant l’été) du pergélisol. Elle peut être causée par une augmentation de la température moyenne ou un changement de précipitation ou encore par d’autres contrôles hydrologiques (French, 2007).

Sur Mars, la région d’Utopia Planitia (centré à 45°N/100°E) présente des structures inédites interprétées comme étant périglaciaires. Des dépressions appelées « scalloped terrains » (quelques 100 m à quelques km de large) ressemblant aux lacs thermokarstiques sont observées (Costard and Kargel, 1995 ; Soare et al., 2005 ; Morgenstern et al., 2007 ; Lefort et al., 2009 ; Sejourne et al., 2009a ; Sejourne et al., 2009b). Par ailleurs, des réseaux de polygones similaires aux polygones de contraction thermique terrestres ont été identifiés (Lucchitta, 1981 ; Soare et al., 2008 ; Levy et al., 2009 ; Sejourne et al., 2009a ; Sejourne et al., 2009b) depuis les sondes Viking (1975).

Figure : Image d’une dépression supposée d’origine thermokarstique sur Mars. Credit : NASA/JPL/University of Arizona

Dans le cadre de la thèse d’A. Séjourné, l’objectif sera de caractériser le processus à l’origine de cette dégradation de surface. En effet, si la communauté scientifique s’accorde sur l’interprétation des « scalloped terrains » comme des dépressions thermokarstiques (dégradation d’un pergélisol riche en glace). Le processus de formation reste toujours en débat. S’agit-il d’une fonte ou d’une sublimation de la glace du sous-sol ?. Quelles ont été les conditions climatiques dans le passé favorables à l’apparition de ces dégradations d’origine thermokarstique ? En outre, le processus responsable de la formation des petites cavités à la jonction des polygones restent mystérieux.





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