Étudier la dissolution du sel et du caramel pour comprendre l’érosion des planètes

Dissolution d’un bloc de caramel plongé dans de l’eau. L’instabilité entre la diffusion et la gravité crée de petits panaches qui ont une distance caractéristique. L’étude permet de mieux comprendre les phénomènes d’érosion des roches et des icebergs.

Pouvez-vous nous expliquer en quoi consiste l’étude ?

Elle a pour objectif de mieux comprendre l’érosion des roches par dissolution, d’identifier les processus hydrodynamiques, et ainsi déduire les conditions environnementales dans la nature, sur Terre mais aussi sur d’autres corps célestes qui sont difficiles à instrumenter. Concrètement, nous avons étudié la dissolution de blocs de sel ou de caramel dans l’eau et observé qu’elle entraîne une stratification en densité de la solution qui génère un écoulement. Cet écoulement se déstabilise en panaches convectifs de soluté. Ce phénomène contrôle le taux d’érosion du bloc solide et son interaction avec la topographie du bloc sculpte des motifs semblables à ceux observés sur les parois des grottes ou des icebergs.

Justement, quelle est l’application concrète de vos recherches quant à la compréhension des phénomènes naturels ?

Quand on voit un motif dans la nature, le but est de déterminer quels sont les mécanismes qui l’ont fait apparaître. En observant les motifs, et grâce aux expériences de laboratoire, on peut déterminer le type d’écoulement dont il s’agit. On peut ainsi savoir s’il s’agit d’érosion fluviale, d’érosion libre ou d’un autre phénomène. À partir de nos observations sur les blocs de sel ou de caramel, on arrive à établir des lois d’échelle pour l’érosion libre, sans écoulement imposé. On peut alors appliquer ces résultats pour prédire l’érosion des roches dans la nature, et par la suite de la banquise ou des icebergs. Ce sont des enjeux devenus cruciaux avec le réchauffement climatique.

Qu’est-ce cela nous apprend quant à notre planète ?

La Terre est un objet vivant. On observe des phénomènes à grande échelle, comme la tectonique des plaques qui forment les montagnes et fait s’élever les reliefs. L’érosion façonne ensuite les paysages à plus petite échelle. Elle existe sous de multiples formes : érosion fluviale, gel, dégel, etc. Le vent joue aussi un rôle fondamental. Au-delà de la Terre, ce type d’étude permet aussi de comprendre les conditions atmosphériques d’autres corps célestes comme par exemple Mars, Titan, Pluton ou encore Europa. On y observe des dunes, des formes d’érosion et peut-être des motifs de sublimation – c’est-à-dire des passages de l’état solide à l’état vapeur sans passer par l’état liquide – dont les formes correspondent à ce qu’on a pu observer sur des glaciers au Chili. Nos travaux apportent une pierre à cet immense édifice devant permettre de comprendre la dynamique des planètes.

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