Analysant des dunes bien spécifiques de la Terre, des chercheurs ont découvert qu’elles répondaient toutes à une même loi mathématique. Plus surprenant encore, le calcul reste cohérent lorsqu’il est appliqué aux dunes martiennes. Explications.

Dans le cadre d’une étude interdisciplinaire impliquant principalement des chercheurs de l’université de Leipzig, des scientifiques ont découvert qu’une loi mathématique se retrouvait dans toutes les « mégaripples », tant terriennes que martiennes.

Ces mégaripples sont des dunes de taille moyenne, qui mesurent de 30 centimètres à quelques mètres. Elles sont plus grandes que les petites ridules (quelques cm) que l’on trouve sur la plage et plus petites que les grandes dunes stables des déserts (10 à 100 m).

En plus de leur taille caractéristique, les mégaripples se distinguent par leur mélange unique de gros et de fins grains de sable. Les gros sont en surface, les fins à l’intérieur. Lorsque les vents fouettent le sable, ces dunes sont formées par les grains fins qui soulèvent les plus gros. Se déplaçant à des vitesses différentes, les gros grains s’accumulent sur les crêtes des ondulations, tandis que les grains fins se déposent généralement dans les creux.

« Ce mélange a toujours l’air similaire, mais il n’est jamais identique à cause des vents turbulents », explique le professeur Klaus-Dieter Kroy de l’Institut de physique théorique de l’université de Leipzig, l’un des responsables de l’étude.

Nouvelle loi mathématique

Ce mélange n’est donc jamais le même… mais il répond toujours à une même loi mathématique, ont découvert les chercheurs. La voici: si l’on divise le diamètre des grains les plus gros du mélange par le diamètre des grains les plus petits, on obtient toujours un nombre similaire. Cela n’avait jamais été observé auparavant, malgré plusieurs décennies de recherche.

« Nous avons découvert qu’une signature caractéristique du transport à l’échelle du grain est encodée dans les distributions de la taille des grains (GSD) qui évoluent conjointement avec les mégaripples », écrivent les chercheurs.

« Une collection complète de données terrestres et extraterrestres, couvrant un large éventail de sources géographiques et de conditions environnementales, confirme l’exactitude et la robustesse de cette découverte théorique inattendue », ajoutent-ils.

En effet, les auteurs de l’étude se sont penchés sur des mégaripples du monde entier: Israël, Chine, Namibie, en Inde, Israël, Jordanie, Antarctique et Nouveau Mexique (USA). D’autres analyses ont été ajoutées à partir d’observations faites sur Mars et dans une soufflerie de laboratoire.

Quelle utilité ?

Le fait que le calcul donne lieu à un « nombre étonnamment cohérent », pourrait, selon le Pr Kroy, aider à « déterminer de manière plus fiable à quelle catégorie appartiennent les rides de sable récemment découvertes – comme le prévoient les calculs théoriques de l’équipe – et par quel processus physique de transport elles ont été formées ».

Les chercheurs espèrent aussi que leur découverte pourrait permettre à l’avenir de mieux expliquer la formation de certaines nouvelles vagues de sable mystérieuses récemment observées sur Mars.

« Si nous étions en mesure d’utiliser les conditions atmosphériques dominantes pour expliquer l’origine et la migration des vagues de sable terrestres et extraterrestres, ce serait une étape importante. Il pourrait alors être possible d’évaluer les structures de sable que nous observons actuellement, par exemple sur Mars ou dans des fossiles et des endroits éloignés sur terre, comme des archives complexes des conditions climatiques passées », a conclu Katharina Tholen, doctorante à l’université de Leipzig et auteure principale de l’étude.

L’étude a été publiée dans la revue Nature et est disponible ici.