Rapport final

Rapport final
Semaine d’étude à l’EPFL 20.10 au 25.10.2008
Caractérisation de la surface de Mars en utilisant des
donnés de télédétection spatiale
Florian Pydde
Ecole de Sainte Croix
Fribourg
Supervision :
Dr. Anton Ivanov et Dr. Maurice Borgeaud
Space Center EPFL
Introduction
Y a-t-il de la vie sur Mars? L’eau est la source
fondamentale pour que la vie apparaisse. Mars est une
planète recouverte, aux pôles, en partie de glace et de
glaciers qui ont formé, par leur progression, le relief de
Mars (figure 1). L’eau existe donc sous forme solide. Par
conséquent, la vie ne peut s’y développer. Cela, n’a pas toujours été le cas.
Mars connaît des cycles thermiques très important, sa température moyenne
est de -60°. Il y a cent millions d’années son climat était convenable pour le
développement de vies primitives (bactéries, microbes,…). Pour étudier les
cycles climatiques et pouvoir déterminer quand l’eau était sous forme liquide,
nous avons étudié différents types de sols de la région Marte Vallis de Mars.
Objectifs
Durant cette semaine nous nous sommes familiarisés avec la surface de Mars en
examinant des images prises par des satellites et nous avons développé une méthode
pour déterminer l’âge de certaines couches de Mars..
Comment dater une surface de Mars ?
Notre méthode consistait à observer le nombre et la dimension des cratères (figure 2)
d’une surface donnée (figure 3). Les dimensions des cratères sont utilisées pour
pouvoir établir une statistique, en évaluant la moyenne des cratères de même
diamètre, et connaître ainsi le nombre total de cratères de dimensions différentes pour
une surface donnée. Si une surface a beaucoup de cratères, alors la surface est vieille.
Au contraire, si une surface a peu de cratères, alors la surface est certainement jeune.
Donc la dimension et le nombre de cratères peuvent être utilisés pour obtenir une
information sur l’âge de la surface de Mars.
Figure21. Érosion d'un glacier
Figure 2. Cratère
Procédé
Nous avons reçu plusieurs images (1) de différentes surfaces à étudier, dont la
résolution était suffisamment petite pour apercevoir des cratères inférieurs 20 mètres
(la résolution était de 3 à 18 mètres par pixel). Le programme « ImageJ » (2) nous a
permis de déterminer le nombre de cratères. Puis nous avons pu évaluer leur aire.
Ensuite, nous avons classifié les cratères par ordre de grandeur pour pourvoir établir
une moyenne du nombre de cratère par kilomètre carré. Pour finir, nous avons
comparé les moyennes de deux surfaces différentes, pour comparer leur âge, en
introduisant les données trouvées dans un graphique.
Figure 3. Surface
de Mars
Résultats
Le graphique ci-dessous montre l’âge de deux surfaces différentes de Mars.
L’axe des abscisses représente le diamètre des cratères en kilomètre.
L’axe des ordonnées représente le nombre de cratères par kilomètre carre.
Les courbes représentent les années (Ma = million d’années, Ga= milliard d’années).
Les points rouges représentent les cratères se situant dans une chaîne d’érosion de glacier.
Les points verts représentent les cratères de la surface autour de la chaîne.
Crater Diameter Distribution
Surround
Flow
1.E+02
3.5 Ga
3 Ga
1.E+01
1 Ga
N(D), Num ber of craters/km ^2
1.E+00
100 Ma
10 Ma
1.E-01
1 Ma
1.E-02
1.E-03
1.E-04
1.E-05
1.E-06
1.E-07
1. 1
4
2. 1
0
2. 0
83
4.
0
5. 0
66
8.
11 00
16.31
22 .00
.
32 63
.0
45 0
.
64 25
.
90 00
12 .51
18 8.00
251.0
2
36 6.00
2.
51 04
2
72 .00
10 4.0
24 8
.0
0
0.
0
0. 039
00
0. 55
0
0. 078
0
0 . 110
0
0. 156
02
0 . 21
0
0. 313
0
0. 44 2
0
0. 625
08
0. 84
1
0 . 250
1
0. 768
2
0. 50 0
35
0. 36
5
0. 00 0
70
71
1.E-08
Crater Diameter, Km
Observations
Le nombre de cratères décroit toujours lorsque que la taille des cratères augmente
comme illustré sur les courbes de la figure. Cependant, le nombre des petits cratères
est inférieur à celui des cratères moyens. Certains cratères sont plus vieux de plus de
3.5 Ga, ce qui paraît invraisemblable. Nous pensons qu’il y a eu une erreur lors du
comptage automatique des cratères avec le programme « ImageJ ». Tous les cratères
devraient se situer entre 100 Ma et 1 Ga mais seul la moitié le sont.
Conclusions
Il y a eu un changement climatique entre 100 Ma et 1 Ga. Durant ces périodes, la
glace a fondu et donc l’eau était sous forme liquide. Par conséquent, nous supposons
que la vie a pu se développer durant ces périodes.
Remerciements
J’adresse de chaleureux remerciements au Dr. Anton Ivanov, qui m’a fait découvrir
un domaine très captivant de l’astronomie, au Dr. Maurice Borgeaud, qui nous a
assistés durant cette semaine, et à l’EPFL pour m'avoir accueilli dans le cadre de ce
stage. Je remercie également la Fondation la Science appelle les jeunes pour m'avoir
permis de participer à cette intéressante semaine de découverte.
Pydde Florian
Lausanne, le 24 octobre 2008
Bibliographie
2. sources des images : http://www.msss.com/
http://hirise.lpl.arizona.edu/
3. source software : ImageJ 1.40g, National Institutes of Health, USA
Http://rsb.info.nih.gov/ij/