Des milliers de minuscules «aiguilles de glace» pourraient expliquer de mystérieux motifs de pierres sur Terre… et sur Mars (vidéo)

Motifs de pierre élaborés formés par des aiguilles de glace (Crédit image: Shutterstock)

Ces superbes motifs ont un designer improbable.

Certains des motifs de jardins zen les plus époustouflants de la planète doivent leur existence à un artiste improbable : des milliers de minuscules « aiguilles de glace ». Des tourbillons aux cercles en passant par les rangées ordonnées, chaque motif délicat est créé lorsque des pierres de taille similaire s’agglutinent à travers un paysage. 

Une nouvelle recherche publiée le 5 octobre dans les Actes de la National Academy of Sciences documente, pour la première fois, comment les aiguilles de glace créent des motifs complexes de pierre dans divers paysages. Lorsque les aiguilles de glace gèlent, elles poussent de petites pierres d’un côté ou de l’autre. Au fil du temps, les roches se concentrent dans une zone, formant un dessin. 

Le travail confirme plus d’un siècle de spéculations scientifiques sur la relation entre les aiguilles de glace et les motifs de pierre, a déclaré le co-auteur de l’étude Bernard Hallet, géologue à l’Université de Washington. Et cela pourrait faire la lumière sur les origines d’un ensemble de modèles encore plus mystérieux – ceux trouvés sur Mars.

Les aiguilles de glace se forment lorsqu’il y a un déséquilibre entre la température du sol humide et la température de l’air. La nuit, certaines salissures « expirent », se contractant avec la baisse de température. Simultanément, l’eau du sol est attirée vers le haut par capillarité, les molécules d’eau se collant aux parois des pores très étroits du sol. Mais au fur et à mesure que cette eau monte et frappe l’air glacial, elle se transforme en glace, gelant en une forme cristalline en forme d’aiguille.

« Parfois, ils sont très frappants », a déclaré Hallet

 « Et ils sont assez communs. » Si vous avez déjà marché sur un sol « croustillant » tôt le matin, vous avez probablement écrasé des aiguilles de glace sans vous en rendre compte.

Pendant longtemps, les scientifiques ont associé ces minuscules sculptures de glace aux motifs complexes de lignes et de tourbillons qui apparaissent parfois sur des sols caillouteux, comme les paysages rayés autour des volcans d’Hawaï. 

Ce qu’ils ne savaient pas, c’est exactement comment la glace était capable de tracer ces dessins sans aucune intervention des êtres vivants. Alors ils ont commencé à enquêter.

Les chercheurs ont recouvert un carré de sol plat de 0,4 mètre avec des pierres uniformément petites et régulièrement espacées. Ensuite, ils ont fait subir au patch 30 cycles de gel-dégel, permettant aux aiguilles de glace de se former et de fondre. Lentement, presque imperceptiblement, les aiguilles montantes et descendantes ont poussé les cailloux de côté, poussés par de minuscules déséquilibres environnementaux, tels que la pente du paysage. Parce qu’un tas de pierres est plus lourd qu’un seul caillou, les aiguilles de glace ne sont pas capables de pousser les pierres une fois qu’elles ont atteint une concentration suffisamment élevée. 

À la fin de leurs expériences, l’équipe a remarqué que des motifs ressemblant à des jardins zen commençaient à se former : des pierres d’un côté et un sol nu de l’autre. 

« Donc, cette tendance des pierres à se déplacer vers les domaines pierreux est très, très forte », a déclaré Hallet. Les pierres sur un sol plat avaient tendance à former des boucles et des tourbillons, tandis que les pierres sur une pente douce avaient tendance à s’organiser en rangées ».

Tous les sols ne sont pas assez poreux pour former des aiguilles de glace; en général, les sols riches en limon ou en matière organique fonctionnent mieux, selon une étude publiée dans la revue Arctic and Alpine Research . De même, tous les climats ne produiront pas de glace en aiguilles. Il ne se formera que dans les zones où le sol est humide et l’air se refroidit rapidement. 

Les experts pensent qu’une version plus subtile de ce cycle pourrait être à l’origine des modèles sur Mars examinés par le rover Curiosity de la NASA. Alors que l’atmosphère martienne est très pauvre en eau, le sol de la planète rouge montre des signes de minuscules cristaux de glace, selon le Kennedy Space Center de la NASA . Au fur et à mesure que cette saleté se réchauffe, elle se dilate légèrement, pour rétrécir à nouveau en refroidissant.

Bien que ce processus soit beaucoup moins dramatique que les aiguilles de glace repoussant les pierres, il peut toujours provoquer le déplacement de minuscules cailloux et de la poussière au fil du temps. Sur Terre, a déclaré Hallet, les motifs subtils d’expansions et de contractions aussi infimes du sol pourraient passer inaperçus. Mais sur Mars,

« parce qu’il se passe si peu de choses à part le vent, nous voyons ces caractéristiques ».

Malheureusement, la science n’a pas encore découvert d’aiguilles de glace martiennes.

Publié à l’origine sur Live Science.

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