Aiguilles de glace : des sculptrices de motifs de pierres dans des paysages gelés
Aiguilles de glace et pierres labyrinthiques
Dans les régions froides du monde entier, les scientifiques ont observé des motifs complexes de pierres et de rainures gravés dans le sol. Ces motifs, comprenant des cercles, des rangées et des tourbillons, sont formés par le mouvement des pierres lorsque de minuscules cristaux de glace en forme de fil, appelés aiguilles de glace, émergent du sol gelé.
Lorsque les aiguilles de glace gèlent et décongèlent, elles poussent les cailloux d’un côté, formant progressivement les formes complexes. Ces motifs rappellent ceux que l’on trouve dans les jardins zen japonais.
Expériences en laboratoire et modélisation informatique
Les chercheurs ont longtemps supposé que les pointes de cristal de glace pouvaient déplacer le sol et les roches pour former ces motifs, mais cela n’a été confirmé que récemment par des expériences en laboratoire et des modélisations informatiques.
Dans une étude publiée dans les Actes de l’Académie nationale des sciences, les chercheurs ont démontré comment les aiguilles de glace traversant le sol peuvent progressivement déplacer les roches et le sol en formes géométriques et organiques.
Formation des aiguilles de glace
Les aiguilles de glace se développent lorsque la température de l’air et la température du sol humide sont différentes. La nuit, certains types de sol se contractent à mesure que les températures chutent, aspirant l’eau vers le haut et la faisant adhérer aux parois des pores étroits du sol.
Au fur et à mesure que l’eau est extraite de la Terre, l’air froid la gèle, la transformant en de petites structures cristallines pointues.
Création de motifs en laboratoire
Pour créer les tourbillons et les crêtes en laboratoire, les chercheurs ont placé des cailloux sur une casserole remplie de terre humide à grain fin. Ils ont ensuite gelé et décongelé le paysage miniature encore et encore, créant différentes conditions pour observer comment les cailloux se déplaçaient à mesure que la glace fondait.
Lorsque le sol humide n’était pas gelé mais que la température de l’air descendait en dessous de zéro, des aiguilles de glace traversaient le sol comme de l’herbe qui germe. Les aiguilles ont atteint plusieurs centimètres de haut, soulevant les cailloux du sol. Lorsque la température a augmenté, les pierres sont tombées de la glace et ont basculé sur le côté.
Au fil du temps : formation de grappes de pierres et de motifs
Au fil du temps, le processus de gel-dégel a dégagé des plaques de sol exposé, et finalement, les pierres se sont déplacées en grappes, créant des motifs plus grands. Sur un sol plat, les pierres formaient des ensembles vertigineux de tourbillons et de boucles, tandis que sur un sol en pente, elles formaient des rangées nettes.
Facteurs influençant la formation des motifs
La vitesse et la forme des motifs dépendent de divers facteurs, notamment :
- Nombre et densité des pierres
- Humidité du sol
- Hauteur des aiguilles de glace
- Pente du sol
Motifs martiens potentiels
Certains experts estiment qu’une version de ces cycles de gel-dégel peut avoir créé des motifs observés à la surface de Mars. Le sol de la planète rouge a montré des signes de minuscules cristaux de glace, et lorsque le sol se réchauffe, il peut se dilater pour se contracter à nouveau après avoir commencé à refroidir.
Bien que le processus soit plus subtil sur Mars, il pourrait suffire à déplacer des cailloux et de la poussière au fil du temps.
Implications pour le changement climatique
Les résultats de l’étude démontrent le pouvoir de combiner des expériences en laboratoire avec une modélisation informatique pour comprendre le comportement des paysages naturels. Cette approche peut conduire à une meilleure compréhension de la façon dont ces comportements pourraient changer à mesure que le climat se réchauffe.
En étudiant la formation de motifs de pierres dans des paysages glacés, les chercheurs peuvent obtenir des informations sur les processus qui façonnent la surface de notre planète et les impacts potentiels du changement climatique.
