Y a-t-il eu des glaciers sur Mars ? // Did glaciers exist on Mars ?

Une récente étude financée par le Programme National de Planétologie (CNRS, INSU) et le CNES a permis de mettre en évidence pour la première fois des vallées glaciaires et de cirques glaciaires datés de 3,6 milliards d’années sur Mars. Une approche morphométrique comparative entre la Terre et Mars a été utilisée  afin de caractériser l’origine des vallées anciennes. Ces paysages glaciaires anciens sur Mars sont similaires à ceux existant sur Terre. Ils ont pu être identifiés et préservés jusqu’à aujourd’hui par la forte empreinte morphologique qu’ils laissent dans le paysage martien.

L’étude explique que le climat primitif martien fait aujourd’hui débat parmi les chercheurs qui étudient cette planète. D’un côté, il y a la vision la plus acceptée, celle d’un Mars primitif chaud et humide, mis en avant par la géologie hydratée et les morphologies fluviatiles;  de l’autre côté, il y a le scénario d’un Mars primitif glacé et sec mis en avant par des modèles climatiques qui avancent l’idée d’un dépôt de glace à haute altitude.  Néanmoins cette vision est très souvent remise en question car aucun marqueur géomorphologique de ce supposé climat froid n’a été identifié jusqu’à ce jour.

C’est dans ce contexte que les géomorphologues Axel Bouquety, Antoine Séjourné, François Costard et Sylvain Bouley, du laboratoire Géosciences Paris Sud (GEOPS, CNRS/Université Paris-Saclay), et Denis Mercier, de l’Université de la Sorbonne, ont étudié les vallées présentes dans la région de Terra Sabaea dans l’hémisphère austral de Mars. (voir image ci-dessous).

C’est à partir d’une approche morphométrique innovante couplant les images de la caméra HRSC de la sonde Mars Express de l’ESA et les données topographiques qu’il a été possible de mettre en évidence la présence de morphologies glaciaires anciennes sur les hauts plateaux de l’hémisphère sud de Mars. En effet, les vallées martiennes étudiées présentent des caractéristiques morphométriques similaires aux vallées glaciaires alpines terrestres et sont différentes des vallées fluviatiles terrestres et martiennes. De plus, ces vallées glaciaires martiennes sont souvent surmontées par une tête de vallée, en forme d’amphithéâtre, qui présente des caractéristiques morphométriques très similaires aux cirques glaciaires terrestres. Les résultats de cette étude, publiée dans Geomorphology, démontrent pour la première fois, la présence d’un paysage glaciaire composé de vallées glaciaires associées à des cirques glaciaires daté d’il y a 3,6 milliards d’années.

Les auteurs suggèrent un climat froid aux hautes altitudes (supérieures à 1500 mètres) expliquerait la présence de la glace. Cette dernière a pu être stable et s’accumuler afin de former des glaciers qui ont façonné les paysages glaciaires observés dans cette étude. Un climat plus tempéré à des altitudes plus basses (moins de 1500 mètres) expliquerait la présence de l’eau liquide pour façonner les vallées ramifiées fluviatiles bien connue sur Mars. Sur Terre, il est fréquent de retrouver des endroits où la glace est stable à haute altitude mais instable à basse altitude pour former de l’eau liquide.

La découverte de formations glaciaires dans l’hémisphère sud de Mars va dans le sens de la thèse d’un climat primitif froid permettant à des glaciers d’exister à la surface de la planète il y a 3,6 milliards d’années.

Source : CNRS.

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A recent study funded by the National Program of Planetology (CNRS, INSU) and CNES allowed to highlight for the first time glacial valleys and glacial cirques that existed 3.6 billion years ago on Mars. A comparative morphometric approach between the Earth and Mars has been used to characterize the origin of ancient valleys. These ancient glacial landscapes on Mars are similar to those existing on Earth. They have been identified and preserved until today by the strong morphological imprint that they leave in the Martian landscape.
The study explains that the primitive Martian climate is now debated among researchers studying the planet. On one side, there is the most accepted vision, that of a primitive warm and wet Mars, put forward by hydrated geology and fluvial morphologies; on the other side, there is the scenario of a primitive cold and dry Mars, put forward by climatic models that advance the idea of ​​a high altitude ice deposit. Nevertheless this vision is very often questioned because no geomorphological marker of this supposed cold climate has been identified until today.
It is in this context that geomorphologists Axel Bouquety, Antoine Séjourné, François Costard and Sylvain Bouley, of the Geosciences Paris Sud laboratory (GEOPS, CNRS / Paris-Saclay University), and Denis Mercier, of the Sorbonne University, studied the valleys in the region of Terra Sabaea in the southern hemisphere of Mars.(see image below).
An innovative morphometric approach coupling images from the HRSC camera of the ESA Mars Express probe and the topographic data allowed to highlight the presence of ancient glacial morphologies on the plateaus of the southern hemisphere of Mars. In fact, the Martian valleys studied have morphometric characteristics similar to the terrestrial alpine glacial valleys and are different from the terrestrial and Martian river valleys. In addition, these Martian glacial valleys are often surmounted by an amphitheater-shaped valley head, which has morphometric characteristics very similar to terrestrial glacial cirques. The results of this study, published in Geomorphology, demonstrate for the first time the presence of a glacial landscape composed of glacial valleys associated with glacial cirques dated 3.6 billion years ago.
The authors suggest a cold climate at high altitudes (above 1500 metres) would explain the presence of ice. The latter could be stable and accumulate to form glaciers that shaped the glacial landscapes observed in this study. A more temperate climate at lower altitudes (below 1500 metres) would explain the presence of liquid water to shape the well-known riverine branched valleys on Mars. On Earth, it is common to find places where the ice is stable at high altitude but unstable at low altitude to form liquid water.
The discovery of glacial formations in the southern hemisphere of Mars is in line with the thesis of a primitive cold climate allowing glaciers to exist on the surface of this planet 3.6 billion years ago.
Source: CNRS.

Image de la planète Mars il y a 4 milliards d’années, basée sur des données géologiques. Le rectangle indique la zone d’étude. (Source:  Ittiz)

Atlantique Nord : Risque d’un refroidissement rapide au 21ème siècle ? // Will the North Atlantic get rapidly colder in the 21st century ?

drapeau-francaisVoici dans son intégralité un communiqué de presse du CNRS diffusé le 15 février 2017:

« La possibilité d’un changement important du climat autour de l’Atlantique est connue depuis longtemps, et a même été portée à l’écran avec le film « Le jour d’après ». Pour en évaluer le risque, des  chercheurs du CNRS/Université de Bordeaux et de l’Université de Southampton ont développé un nouvel algorithme pour analyser les 40 projections climatiques prises en compte dans le dernier rapport du Groupe d’Experts Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat (GIEC). Cette nouvelle étude fait grimper la probabilité d’un refroidissement rapide de l’Atlantique Nord au cours du 21ème  siècle à près de 50 %. La revue Nature Communications a publié ces résultats, le 15 février 2017.

Détecté dans toutes les projections des modèles climatiques actuels, le ralentissement de la circulation océanique de retournement [NDLR : aussi appelée circulation thermohaline]  – dont fait partie le Gulf Stream – pourrait entraîner un bouleversement climatique sans précédent. En 2013, le GIEC, se basant sur les résultats d’une quarantaine de projections climatiques, a estimé que ce ralentissement s’installerait progressivement et sur une échelle de temps longue. Un refroidissement rapide de l’Atlantique Nord au cours du 21ème siècle semblait donc peu probable.
Dans le cadre du projet européen EMBRACE, une équipe d’océanographes a réexaminé ces 40 projections climatiques en se focalisant sur un point essentiel au nord-ouest de l’Atlantique Nord : la mer du Labrador. Cette mer est le siège d’un phénomène de convection, qui nourrit à plus grande échelle la circulation océanique de retournement. Ses eaux de surface se refroidissent fortement en hiver, deviennent plus denses que les eaux de profondeur et plongent vers le fond. La chaleur des eaux profondes est transférée vers la surface et empêche la formation de banquise. Choisissant d’étudier ce phénomène de convection en détail, les chercheurs ont développé un algorithme capable de repérer les variations rapides des températures à la surface de l’océan. L’algorithme a révélé que 7 des 40 modèles climatiques étudiés projetaient un arrêt complet de la convection engendrant des refroidissements abrupts – 2 ou 3 degrés en moins de dix ans – de la mer du Labrador, induisant de fortes baisses des températures dans les régions côtières de l’Atlantique Nord.
Mais un tel refroidissement rapide, simulé seulement par quelques modèles, est-il vraisemblable ? Pour répondre à cette question, les chercheurs se sont penchés sur la variable la plus importante du déclenchement de la convection hivernale : la stratification océanique. Ces variations verticales de la densité des masses d’eau sont bien reproduites dans 11 des 40 modèles. Parmi ces 11 modèles, qui peuvent être considérés comme les plus fiables, 5 simulent une baisse rapide des températures de l’Atlantique Nord, soit 45 % !
Ces résultats issus de modèles climatiques pourront être confrontés aux futures données du projet international OSNAP qui prévoit l’installation de bouées fixes dans le gyre subpolaire. De quoi anticiper de possibles refroidissements rapides dans les années à venir. Ce risque devra par ailleurs être pris en compte dans les politiques d’adaptation au changement climatique des régions bordant l’Atlantique Nord. »

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L’article est intéressant, mais il semble hasardeux aujourd’hui de faire des prévisions à long terme pour le 21ème siècle. Il est vrai que les scientifiques mentionnés dans le rapport ne pourront pas être mis en examen car ils ne seront plus de ce monde! Il y a quelque temps, nombre de chercheurs prévoyaient à court terme un refroidissement de l’Arctique suite à l’épuisement d’El Niño et l’apparition de La Niña. La Nature semble leur avoir donné tort puisque de nouveaux records de chaleur viennent d’être enregistrés dans les hautes latitudes. Le changement climatique aura-t-il un effet sur les courants marins? C’est possible, mais ce n’est pas certain. Si un tel bouleversement se produisait, il ne fait guère de doute que nos descendants seraient confrontés à de graves problèmes de vie, voire de survie.

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drapeau-anglaisHere is the full text of a CNRS press release published on February 15th 2017:

« The possibility of a significant change in the climate around the Atlantic has been known for a long time, and has even been brought to the screen with the film » The Day After « . To evaluate the risk, researchers at the CNRS / University of Bordeaux and the University of Southampton have developed a new algorithm to analyze the 40 climate projections taken into account in the last report of the Intergovernmental Panel on the Evolution of Climate (IPCC). This new study raises the probability of a rapid cooling of the North Atlantic during the 21st century to nearly 50%. Nature Communications published the results on February 15th, 2017.
Detected in all projections of current climate models, the slowdown in oceanic reversal circulation (known as the thermohaline circulation) – of which the Gulf Stream is part – could lead to unprecedented climate change. In 2013, the IPCC, based on the results of some 40 climate projections, estimated that this slowdown would gradually take place over a long period of time. A rapid cooling of the North Atlantic during the 21st century thus seemed unlikely.
In the framework of the European project EMBRACE, a team of oceanographers has re-examined these 40 climate projections focusing on a key point in the northwest Atlantic: the Labrador Sea. This sea is the seat of a phenomenon of convection, which contributes on a larger scale to the thermohaline circulation. Its surface water cools strongly in winter, becomes denser than deep water and plunges to the bottom. Deep water heat is transferred to the surface and prevents the formation of pack ice. Choosing to study this phenomenon of convection in detail, the researchers developed an algorithm capable of detecting the rapid variations of the temperatures on the surface of the ocean. The algorithm revealed that 7 of the 40 climate models studied projected a complete cessation of convection, resulting in abrupt cooling – 2 or 3 degrees in less than ten years – of the Labrador Sea, resulting in severe temperature drops in coastal regions of the North Atlantic.
Is such a rapid cooling, simulated only by a few models, likely? To answer this question, researchers looked at the most important variable in the triggering of winter convection: ocean stratification. These vertical variations in the density of water bodies are well reproduced in 11 of the 40 models. Among these 11 models, which can be considered as the most reliable, 5  – 45% ! – simulate a rapid decline in North Atlantic temperatures.
These results from climate models may be compared with future data from the international OSNAP project, which involves the installation of fixed buoys in the subpolar gyre. They will help to anticipate possible rapid cooling in the years to come. This risk should also be taken into account in climate change adaptation policies in the regions bordering the North Atlantic. »

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The article is interesting, but it seems risky today to make such forecasts for the 21st century. It is true that the scientists mentioned in the report will never be put under investigation because they will no longer be of this world! Some time ago, many scientists predicted for the short term a cooling of the Arctic due to the depletion of El Niño and the appearance of La Niña. Nature behaved differently and new records of heat have just been recorded in the high latitudes. Will climate change affect ocean currents? Maybe, but it is not certain. Should such an upheaval occur, our descendants would undoubtedly face serious problems of life, even survival.

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Vue simplifiée de la circulation thermohaline (Source: Wikipedia)

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Les générations à venir verront-elles apparaître la glace de mer au large de la Bretagne ?

(Photo: C. Grandpey)