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Mars, ce que nous apprend le rover Perseverance

par Pierre-Alain Lévy

A WUKALI, nous avons la foi du charbonnier dans la recherche spatiale, il nous manque souvent les mots pour décrire nos enthousiasmes et la recherche martienne en l’occurence ( il nous faudra nous habituer à cette expression) illumine nos quêtes d’absolu. Nous sommes donc particulièrement heureux d’accueillir dans notre équipe Valérie Payré une scientifique géochimiste spécialiste de la planète Mars.

Valérie Payré* est post-doctorante à l’université de l’ArizonaDepartment of Physics and Planteray Science et professeure-assistante au Département de la Terre et des Sciences environnementales à l’université de l’Iowa. Elle travaille dans l’équipe Curiosity du Mars Science Laboratory après avoir été auparavant membre de l’équipe ChemCam.

Il n’est que de spécialistes, que de scientifiques, qui plus est chevronnés, pour faire partager et donner à connaître les sciences qui sont les leurs. Les gens de talent et de savoir, tout comme les artistes, les musiciens, ont cette unique capacité, cette sensibilité, pour faire partager et aimer ce qui de prime abord semble (est) complexe. Ils nous offrent la chance de nous croire avec eux intelligents et compétents. A les lire ou les écouter, tout semble alors plus simple et évident, et le temps d’un instant avec leur guidance nous sommes partis vers les étoiles.

La vulgarisation scientifique est loin d’être simple, Valérie Payré a choisi dans la presse scientifique, dans le journal News n9ne un article pour nos lecteurs qui fait le point sur les dernières avancées martiennes et les expériences menées par le rover Perseverance. Nous l’avons traduit pour vous.

Pierre-Alain Lévy


Le cratèreJezero sur Mars a été choisi comme région d’exploration pour le rover Perseverance, car c’était un endroit idéal pour rechercher des traces de vie passée, étant donné qu’il s’agissait d’un ancien lit de lac. Il y a des milliards d’années, de l’eau liquide a coulé sur Mars. Le moment et l’endroit où elle a disparu restent un mystère. On s’attendait à ce que le sable et la boue transportés par l’eau se déposent en couches sur le sol du cratère, formant des roches sédimentaires. Cependant, le radar à pénétration de sol embarqué à bord du rover, Radar Imager for Mars’ subsurFAce eXperiment (RIMFAX), a également trouvé des roches ignées. Ces roches ont été formées à partir de magma profondément enfoui dans le sol, ainsi que par l’activité volcanique à la surface.

Les résultats ont été décrits dans quatre articles de recherche, deux dans Science et deux dans Science Advances. Les roches ignées sont des capsules temporelles naturelles, et contiennent en leur sein des cristaux qui enregistrent les détails du moment exact de leur formation. Le scientifique du projet Perseverance, Kenneth Farley, déclare : « L’un des grands avantages des roches ignées que nous avons recueillies est qu’elles nous indiqueront à quel moment le lac était présent à Jezero. Nous savons qu’il était là plus récemment que les roches ignées du fond du cratère. Cela permettra de répondre à certaines questions importantes : Quand le climat de Mars était-il propice à la présence de lacs et de rivières à la surface de la planète, et quand est-il passé aux conditions très froides et sèches que nous observons aujourd’hui ? » La présence de roches d’origine volcanique n’est cependant pas idéale pour préserver les signes d’une ancienne vie microscopique. Les roches sédimentaires sont plus aptes à préserver les signes de vie ancienne, mais elles sont plus difficiles à dater avec précision. Le delta de la rivière que Perseverance a exploré est propice à la collecte de carottes pour la mission de retour d’échantillons. Auparavant, les orbiteurs de Mars avaient découvert des formations rocheuses avec le minéral olivine sur Mars, associées à un ancien volcanisme. L’une de ces formations rocheuses s’étendait du bord intérieur du cratère Jezero à la région environnante, couvrant une superficie de 70 000 kilomètres carrés.

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Perseverance pose pour un selfie près d’un rocher nommé « Rochette ». (Crédit image : NASA/JPL-Caltech/MSSS)

Les chercheurs ont proposé un certain nombre d’explications pour expliquer pourquoi le minéral olivine est si répandu sur une si grande surface, notamment les collisions avec des météorites, les processus sédimentaires et la formation en profondeur de roches fondues lentement refroidies, qui ont ensuite été exposées par l’érosion. Les scientifiques ont maintenant déterminé que la dernière de ces explications est la plus probable. Perseverance a abrasé une roche et examiné la zone exposée pour en déterminer sa composition. Les scientifiques ont étudié la grande taille des grains ainsi que la texture et la chimie de la roche. L’instrument PIXL (Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry) du rover a révélé que les grains mesuraient entre 1 et 3 millimètres, soit une taille bien supérieure à celle attendue si l’olivine avait été formée par un magma se refroidissant rapidement à la surface de Mars. Selon Yang Liu, géoscientifique planétaire, « cette grande taille de cristal et sa composition uniforme dans une texture rocheuse spécifique nécessitent un environnement à refroidissement très lent. Donc, très probablement, ce magma à Jezero n’était pas en éruption à la surface. » 

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Le fond du cratère Jezero dans une zone appelée par les scientifiques « Santa Cruz ». (Crédit image : NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS)

Il faut savoir que Perseverance est équipé d’un instrument qui est appelé SuperCAM et qui combine l’utilisation d’un laser, d’une caméra et d’un spectromètre pour étudier les roches et les échantillons de sol. Ainsi l »instrument peut zapper des échantillons de la taille d’une pointe de crayon à une distance pouvant atteindre sept mètres, puis étudier le nuage de vapeur pour déterminer la composition minérale et chimique de l’échantillon. 1 450 points ont été échantillonnés au cours des dix premiers mois d’exploration du plancher du cratère Jezero par Perseverance. SuperCAM est le premier instrument à la surface de Mars capable de produire des images dans le proche infrarouge. Il a été utilisé pour déterminer que l’eau avait altéré les minéraux des roches du fond du cratère. Une combinaison d’investigations infrarouges et laser a révélé que les altérations n’étaient pas généralisées dans tout le cratère Jezero.

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Une roche cible nommée Foux. (Crédit image : NASA/JPL-Caltech/MSSS)

Roger Wiens, chercheur principal de SuperCam, déclare : « Les données de SuperCam suggèrent que ces couches rocheuses ont été isolées de l’eau du lac de Jezero ou que le lac a existé pendant une durée limitée. » Alors que les orbiteurs martiens disposent d’un radar à pénétration de sol, RIMFAX est le premier sur un rover, et a la capacité de sonder jusqu’à 15 mètres sous la surface. Les radargrammes à haute résolution montrent des roches étonnamment inclinées sous la surface, qui peuvent fournir des indices sur le passé géologique de Mars. Le chercheur principal de RIMFAX, Svein-Erik Hamran, déclare : « En tant que premier instrument de ce type à fonctionner à la surface de Mars, RIMFAX a démontré la valeur potentielle d’un radar à pénétration de sol comme outil d’exploration du sous-sol. »

Les pentes, épaisseurs et formes des roches souterraines inclinées suggèrent qu’elles ont été formées soit par de la lave se refroidissant lentement, soit déposées sous forme de sédiments. Bien que la plupart des preuves recueillies jusqu’à présent penchent pour la première explication, il est impossible de déterminer à ce stade comment les roches se sont formées. L’un des principaux chercheurs de RIMFAX, David Paige, déclare : « Nous avons été assez surpris de trouver des roches empilées à un angle incliné. Nous nous attendions à voir des roches horizontales sur le sol du cratère. Le fait qu’elles soient inclinées de la sorte nécessite une histoire géologique plus complexe. Elles pourraient s’être formées lorsque la roche en fusion s’est élevée vers la surface ou, au contraire, elles pourraient représenter un dépôt deltaïque plus ancien enfoui dans le fond du cratère. »

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La randonnée de Percy à travers le sol du cratère Jezero, l’imagerie radar et les roches inclinées. (Crédit image : Hamran et al, 2022)

Perseverance a pu obtenir une image radar continue tout au long de son parcours initial de trois kilomètres, révélant les propriétés électromagnétiques et la disposition des couches de la roche-mère, appelée stratigraphie, jusqu’à une profondeur de 15 mètres. Certaines roches sont inclinées jusqu’à 15 degrés, et il existe des zones rocheuses très réfléchissantes qui s’inclinent dans plusieurs directions, ce qui laisse perplexe.

Selon D. Paige, « RIMFAX nous donne une vue de la stratigraphie de Mars similaire à ce que l’on peut voir sur Terre dans les coupures d’autoroutes, où de hautes piles de couches rocheuses sont parfois visibles sur le flanc d’une montagne lorsque vous passez devant. Avant l’atterrissage de Perseverance, il existait de nombreuses hypothèses sur la nature et l’origine exactes des matériaux du fond du cratère. Nous sommes maintenant en mesure de réduire l’éventail des possibilités, mais les données que nous avons acquises jusqu’à présent suggèrent que l’histoire du plancher du cratère pourrait être un peu plus compliquée que ce que nous avions prévu. »

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Illustration de Perseverance utilisant RIMFAX (Crédit image: NASA/JPL-Caltech/FFI)

Les données recueillies par RIMFAX devraient fournir un contexte précieux pour les échantillons renvoyés. Paige explique : « RIMFAX nous donne l’historique des échantillons que nous allons analyser. Sachez ô combien c’est passionnant de constater que les instruments du rover produisent des données et que nous commencions ainsi à apprendre, mais certes il y a encore beaucoup à faire. Nous avons atterri au fond du cratère, mais maintenant nous nous dirigeons vers le delta, qui est l’objectif principal de la mission. Ce n’est que le début de ce que nous allons bientôt savoir sur Mars« .

Illustration de l’entête: Photo aérienne des vestiges d’un delta, où une source d’eau alimentait un ancien lac dans le cratère de Jezero, il y a des milliards d’années (crédit photo : NASA/JPL-Caltech/ASU).
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France-science.com: Valérie Payré* est géologue spécialisée en planétologie. Après deux ans de postdoctorat à Rice University (Houston – Texas), elle poursuit ses recherches au sein du Northern Arizona University (Flagstaff – Arizona) aux Etats-Unis. À la suite d’un passage en classe préparatoire aux grandes écoles au lycée Pierre de Fermat (Toulouse), elle a poursuivi sa Licence et Master à l’École Normale Supérieure Ulm (Paris), en parallèle de Paris VI et de l’Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP, Paris VII).

Valérie Payré est particulièrement intéressée par la géologie de la planète Mars. Afin de comprendre l’évolution du magmatisme martien, elle utilise diverses disciplines, notamment la pétrologie, la géochimie, la sédimentologie et la minéralogie. Travaillant sur les données analysées par l’instrument ChemCam à bord du robot Curiosity, elle s’appuie sur des modèles, des expériences en laboratoire et des données mesurées depuis des orbiteurs pour mieux comprendre la nature et l’évolution de la surface et de l’intérieur de la planète rouge.

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