Experimental simulation of high mobility processes and exotic pseudolevitation
Simulation expérimentale des phénomènes de mobilité augmentés par les échappements gazeux à basse pression atmosphérique
Résumé
Planetary surfaces are transformed by various processes at different atmospheric pressures. On Mars, fluids are expected to have flowed at reduced atmospheric pressure during the last 3 billion years. Nevertheless, the influence of low pressure on surface processes has been investigated in only a few studies. Our understanding of the influence of gas in fluids on Martian surface morphologies is poor due to the low number of experiments performed at low atmospheric pressure (∼7 mbar) and the limited potential analogs on Earth. Here, we present laboratory and numerical experiments to explore the influence of gas production on fluid-sand mobility at low atmospheric pressure. Energetic cohesive sand pellets uplifted by escaping gas were generated, forming narrow channels with levees with lengths of 80-90 cm, which were approximately 1800 times their widths. The maximum experimentally determined velocity of the pellets ranged from 60 to 150 cm/s. The channel morphologies were formed by a pseudo-levitation mechanism corresponding to transport with reduced friction. We propose that the mechanisms observed in our experiments at low atmospheric pressure may explain some past Martian surface changes.
Les surfaces planétaires sont transformées par différents processus de surface générant parfois une mobilité accrue. A basse pression atmosphérique, comme sur Mars lors des 3 derniers milliards d’années, la propagation des fluides à la surface en a été affectée. Cependant, les modes de transport à basse pression (7 mbar) ont été étudiés dans un nombre limité d’expérimentation, ce qui limite notre compréhension précise des écoulements de surface et des morphologies produites par ces processus. Notre connaissance de ce type d’écoulement est d’autant plus faible qu’il n’existe pas d’analogues évidents actuellement à la surface de la Terre. Dans cette étude, nous présentons des résultats expérimentaux et de modélisation sur le transport de matériel solide en présence d’échappements gazeux à basse pression. La propagation d’un mélange cohésif de sable humide, subissant une lévitation partielle causée par la vaporisation de l’eau au contact d’une surface granulaire, génère la formation d’un chenal érosif d’une longueur de 80–90 cm, de levées latéral et frontal à une vitesse comprise entre 60 et 150 cm/s. Ce phénomène est assimilable à une propagation avec une friction basale réduite, mais non nulle . Ce processus de transport et d’érosion pourrait s’être produit ou se produire encore à la surface de Mars.
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