10 ans de Curiosity: ce qu'il faut retenir de la mission martienne

Publié par Redbran le 09/08/2022 à 13:00
Source: CNES
Ce 06/08/2022, nous avons fêté les 10 ans de l'atterrissage de Curiosity sur la planète Mars. En effet, c'est le 06/08/2012 que cet astromobile de 900 kg s'est posé au milieu du Cratère Gale, de 150 km de diamètre, creusé il y a environ 3,6 milliards d'années par l'impact d'une météorite (Une météorite est un corps matériel provenant de l’espace...). Sur Mars, les jours s'appellent des sols, numérotés depuis l'atterrissage (L’atterrissage désigne, au sens étymologique, le fait de rejoindre la terre ferme....) (Sol 0) ; le 06/08/2022 correspond donc au Sol 3555, soit 3652 jours terrestres.


Curiosity prend un selfie sur le site Mary Anning grâce à une caméra nommée Mars Hand Lens Imager, située au bout de ses bras robotiques. Crédits: NASA/JPL-Caltech/MSSS.

Curiosity est sur la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de...) Mars depuis 10 ans ! Cet anniversaire nous donne l'occasion de dresser un bilan technique et scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui...) de cette mission et d'évoquer les découvertes faites avec les instruments embarqués à bord de Curiosity.

Curiosity: une aventure internationale qui a commencé bien avant l'atterrissage

Curiosity a embarqué à bord 10 instruments dont 2 franco-américains: ChemCam et SAM. ChemCam est le fruit (En botanique, le fruit est l'organe végétal protégeant la graine....) du travail de plus de 300 personnes en France (CNRS, universités, CNES et industries) sous la responsabilité technique et scientifique de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) de Recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) en Astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche...) et Planétologie (La planétologie est la science de l'étude des planètes. La discipline recouvre de nombreuses...) (IRAP) en coopération avec le Los Alamos National Laboratory (LANL-USA) et sous la maîtrise (La maîtrise est un grade ou un diplôme universitaire correspondant au grade ou titre de...) d'ouvrage du CNES qui finance la contribution française au projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a...).

L'instrument ChemCam a été sélectionné pour analyser la composition chimique des roches martiennes autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) du rover, en tirant dessus au laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique)...) et en collectant la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) renvoyée (on parle de spectrométrie sur plasma ( En physique, le plasma décrit un état de la matière constitué de particules chargées...) induit (L'induit est un organe généralement électromagnétique utilisé en électrotechnique chargé de...) par laser ou LIBS). Le principe est de chauffer très fortement la roche (La roche, du latin populaire rocca, désigne tout matériau constitutif de l'écorce...) (> 10 000 °C) sur une petite surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) (moins d'1 mm2) pour qu'un tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) petit fragment soit sublimé (passe de l'état solide à l'état gazeux) puis ionisé à l'état plasma. C'est avec l'analyse spectrale (L'analyse spectrale est une méthode utilisée en physique pour déterminer les caractéristiques...) de la lumière de cette étincelle que la composition atomique de la roche est déterminée et que les scientifiques en déduisent la nature de la roche.


Vue d'artiste (Est communément appelée artiste toute personne exerçant l'un des métiers ou activités...) de l'utilisation de la ChemCam. Crédits: NASA/JPL-Caltech.

SAM quant à lui est un gros laboratoire de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à...) analytique, pesant près de 40 kg, soit la moitié de l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) des instruments du rover. Il permet d'analyser l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...) du rover au niveau moléculaire. Il s'agit également d'une contribution franco-américaine à la mission, et résulte du travail de près de 100 personnes en France (CNRS, universités, CNES et industrie) sous responsabilité du Laboratoire Atmosphères Observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) Spatiales (LATMOS) et sous la maîtrise d'ouvrage du CNES. Il a été développé en collaboration avec le NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de...) Goddard Space Flight Center et le NASA Jet Propulsion Laboratory (Le Jet Propulsion Laboratory (JPL), basé à Pasadena aux États-Unis, est une joint-venture entre...) (JPL). Ce dernier a également conçu, développé et assemblé Curiosity.

SAM permet de chauffer les échantillons prélevés par le rover jusqu'à plus de 850°C, et d'analyser finement la nature chimique des gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) produits avec les 3 instruments complémentaires qu'il contient. Cela permet de fournir des informations sur la nature des minéraux et composés organiques présents dans les échantillons analysés. SAM a également la capacité d'analyser la composition de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) pour comprendre le climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une...) présent et passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble...) de la planète.


SAM est composé de 3 instruments différents qui cherchent et mesurent les composants organiques souvent associés à la présence de vie sur une planète. Crédits: NASA.

Depuis 10 ans, au CNES de Toulouse, le Centre d'opérations Martien (Martien est un nom générique qui désigne plusieurs types de créatures...), nommé FOCSE (French Operation Center for Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire...) and Exploration), accueille une semaine sur deux les équipes françaises qui travaillent en direct avec la NASA. Chaque soir, les ingénieurs et scientifiques qui opèrent les instruments ChemCam et SAM se retrouvent au CNES pour assurer la surveillance et la programmation (La programmation dans le domaine informatique est l'ensemble des activités qui permettent...) des instruments, la récupération et le traitement des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) scientifiques.

Mars: Une planète autrefois habitable

Lors des 1ers sols suivant son atterrissage, une phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et...) de vérification de bonne santé (La santé est un état de complet bien-être physique, mental et social, et ne consiste...) des instruments scientifiques (ChemCam, SAM, etc.) a été opérée. Ensuite, Curiosity a commencé à explorer le cratère ( Pour le cratère d'origine volcanique, voir Cratère volcanique Pour le cratère d'origine...). Nous pensions y trouver des alluvions (dépôts sédimentaires) transportés par une ou plusieurs rivières dont l'une se déversait depuis le plateau environnant. Le rover recherchait alors des traces (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de...) de ces écoulements passés. Stupeur: un échantillon (De manière générale, un échantillon est une petite quantité d'une matière, d'information, ou...), prélevé sur le site de forage Cumberland, a révélé que Mars a bien réuni, à un moment de son histoire, toutes les conditions requises à son habitabilité: de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...) liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est...), de la matière organique (La matière organique (MO) est la matière carbonée produite en général par...) et une source d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...). Une forme de vie simple aurait pu y exister, mais nous ne pouvons pas dire si le cratère Gale (La gale ou mal de Sainte-Marie est une affection contagieuse de la peau spécifique à...) a hébergé ou non un jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...) une forme de vie.

Les différents outils embarqués ont, de plus, permis de découvrir la présence de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande...) recherchée depuis près de 40 ans. Les équipes étudient aussi l'origine des sédiments présents et leur transformation en roches lorsque l'eau coulait sur la planète rouge (Planète rouge (Red Planet) est un film américain réalisé par Antony Hoffman,...)... Observer toutes les conditions d'habitabilité de façon exhaustive n'est pas commun. À ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...), cela n'a été possible que sur la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...) et sur Mars.


Photo de Yellowknife Bay sur Mars. Crédits: NASA/JPL-Caltech/MSSS/ASU.

Confronter la "vérité terrain" aux données orbitales

L'aventure sur Mars s'est déroulée de manière nominale au cours de la 1ere année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié...) martienne (presque 2 ans terrestres). La NASA a décidé ensuite de prolonger la mission afin d'explorer d'autres formations géologiques. Au milieu du cratère Gale, s'élève le pic central qui culmine à plus de 5 500 m au-dessus du plancher. Il se nomme Aeolis Mons, plus familièrement appelé Mont Sharp. Il expose sur ses flancs de nombreuses couches géologiques dont l'empilement constitue un livre ouvert sur l'histoire de la planète. À moins de 10 km du lieu d'atterrissage de Curiosity, il existe des voies d'accès au Mont Sharp empruntées par le rover autour du Sol 750.


Mont Sharp au coucher du soleil. Crédits: NASA/JPL-Caltech/MSSS/Thomas Appéré.

L'une des 1eres couches notables rencontrées lors de cette ascension s'appelle Vera Rubin Ridge, en hommage à l'astronome (Un astronome est un scientifique spécialisé dans l'étude de l'astronomie.) Vera Rubin. Selon les données collectées en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps...) martienne, cette zone est riche en un minéral appelé "hématite (L’hématite, est une espèce minérale composée d’oxyde de fer(III)...)". Il s'agit d'un oxyde (Un oxyde est un composé de l'oxygène avec un élément moins...) de fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le...) fréquemment formé en milieu aqueux. Observer cette couche depuis le sol grâce au rover nous permet d'acquérir ce qu'en géologie (La géologie, du grec ancien γη- (gê-, « terre ») et...) nous appelons la vérité terrain. Les données orbitales restent importantes car elles permettent une couverture globale de la planète, mais ne seront jamais aussi précises que les données acquises directement au sol. Cependant, contrairement à ce que suggéraient les données orbitales, cette zone n'est pas beaucoup plus enrichie en hématite que les terrains environnants. Ceci met en évidence la complémentarité des 2 types de données, en orbite et au sol, pour analyser l'histoire de la planète.

La seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui...) zone d'intérêt pour la mission de Curiosity est ce qui a été appelé l'unité d'argiles. Les argiles sont d'un fort intérêt pour l'exobiologie (L'exobiologie (aussi appelée astrobiologie par les anglo-saxons) est une science...), qui s'intéresse aux processus pré-biotiques (avant l'apparition du vivant) et biologiques dans l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.). Elles protègent la matière organique car elles la préservent entre les feuillets qui les constituent. On pourrait voir les argiles un peu comme le mille-feuille des minéraux car ils sont constitués d'un empilement de feuillets, entre lesquels se glisse de la matière organique. Les données acquises dans cette zone d'argile (L'argile (nom féminin) est une roche sédimentaire, composée pour une large part de...) sont encore en cours d'analyse et les articles scientifiques qui les concernent sont progressivement publiés dans différents journaux spécialisés. Cette zone caractérise donc la période humide de l'histoire de Mars avec des vestiges de lacs et de rivières.


Entre le Sol 2638 (7 janvier 2020) et le Sol 2731 (12 April 2020), RMI a imagé le côté nord de Gediz Vallis (Vallis (pluriel valles) est une mot d'origine latine qui désigne une vallée. Il est...), un contrefort (Un contrefort est un renfort (bloc) de maçonnerie massif élevé sur la face extérieure d'un...) de Mont Sharp. Crédits: NASA/JPlL-Caltech/MSSS/LANL/IRAP/Thomas Appéré.

Enfin, la 3e zone d'intérêt qui constitue le mont Sharp est la couche des sulfates. Ils sont potentiellement les témoins d'une transition environnementale: le passage d'une époque riche en eau liquide vers une époque de plus en plus aride. Le rover se dirige actuellement vers cette zone pour tester cette hypothèse, et les résultats restent à venir. Toutes ces découvertes montrent que Mars a une histoire géologique complexe et riche remontant a plus de 3 milliards d'années. Après 10 ans, malgré les nombreux défis (changements thermiques diurnes importants, poussière et radiations), Curiosity et ses instruments fonctionnent toujours. Des précautions sont prises pour préserver le matériel pour que la mission scientifique se poursuive. Aujourd'hui, à l'entrée de l'impressionnante vallée (Une vallée est une dépression géographique généralement de forme...) de Gediz, Curiosity se trouve dans un paysage (Étymologiquement, le paysage est l'agencement des traits, des caractères, des formes d'un...) époustouflant et la mission vient d'être reconduite pour 3 ans.

Une multitude de robots sur Mars

À ce jour, Curiosity n'est plus seul à arpenter la surface de Mars puisque le rover Perseverance l'a rejoint le 18/02/2021 avec pour mission la recherche de traces pré-biotiques et la collecte d'échantillons qui seront rapportés sur Terre. Le lander Insight s'est également posé sur Mars en novembre 2018 pour "écouter" les tremblements de la planète, grâce au sismomètre français SEIS, et ainsi étudier le coeur de Mars. La connaissance de la structure de Mars est importante pour comprendre son évolution, par exemple connaître les raisons de la disparition du champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux...) qui autrefois entourait Mars et est en relation étroite avec l'habitabilité de la planète.


Le 1er rover martien européen Rosalind Franklin. Crédits: Thales Alenia Space.

Aurait dû s'ajouter à cela Rosalind Franklin, le 1er rover européen qui embarque également des participations françaises, dans le cadre de la mission ExoMars (ExoMars est le nom d'une mission spatiale de l'Agence spatiale européenne prévue pour...). Il devait décoller en septembre 2022 avec un lanceur ( Lanceur, terme de l'astronautique Lanceur, terme du baseball ) russe, mais son lancement a été retardé jusqu'à nouvel ordre suite au déclenchement de la guerre en Ukraine dont les conséquences politiques impactent la coopération scientifique. Ce rover devrait creuser jusqu'à 2 m de profondeur pour analyser des roches mieux protégées des rudes conditions qui règnent à la surface. Elles sont donc supposées renfermer plus d'informations sur la chimie pré-biotique de Mars que les échantillons analysés jusqu'à présent.

Toutes ces missions spatiales extrêmement complémentaires pour l'étude de Mars sont pensées en ce sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but...), et sont le fruit de coopérations internationales. Mais si elles permettent de mieux comprendre l'histoire de la planète Mars, elles nous renseignent aussi sur l'histoire de la jeune Terre. En effet sur Terre, les très vieilles roches, témoins de l'apparition de la vie, ont été oblitérées par la tectonique des plaques (La tectonique des plaques (d'abord appelée dérive des continents) est le modèle actuel du...). En revanche, cette tectonique (La tectonique (du grec « τ?κτων » ou « tekt?n »...) n'a pas existé sur la planète Mars ou a été très limitée: nous avons donc accès à des roches conservées depuis des milliards d'années, et qui se sont probablement formées dans un environnement proche de celui de notre Terre à l'époque. Au regard des similitudes des 2 planètes, mieux comprendre l'histoire géologique de Mars pourra nous permettre de comprendre notre genèse ainsi que notre possible évolution.


Le rover Perseverance est suspendu à son étage de descente à l'approche de la surface martienne. Crédits: NASA/JPL-CALTECH.

Cet article a été rédigé par Cyril Szopa (Professeur des Universités, Exobiologiste au Laboratoire Atmosphères Modélisaton et Observations Spatiales LATMOS, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines UVSQ - Université Paris-Saclay) ; Éric Lorigny (Chef des opérations MSL/ Curiosity et Perseverance au CNES, CNES) ; Olivier Gasnault (Chargé de recherche au CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...), Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie IRAP) ; Valérie Mousset (Cheffe de projet de la participation française au projet Mars Science Laboratory (Le Mars Science Laboratory, baptisé Curiosity, est un astromobile (rover) de la NASA...), CNES) et Benoît Tonson, Chef de rubrique Science, The Conversation France.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous licence Creative Commons. Lire l'article original.
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