Une nouvelle caméra pour traquer des traces de vie sur Mars

Le 17 juillet 2020 décollera la prochaine mission martienne de la NASA, Mars2020. À son bord, le rover Perseverance part chercher des traces de vie fossile et identifier les échantillons qui pourraient revenir vers la Terre dans de futures missions. Sur Perseverance, la caméra (Le terme caméra est issu du latin : chambre, pour chambre photographique. Il désigne un appareil de prise de vues animées, pour le cinéma, la télévision ou la vidéo.) SuperCam est un couteau suisse (Un couteau suisse présente des outils ingénieusement assemblés à un couteau pour tenir dans une poche et répondant à de multiples fonctions.) de l'espace qui permet d'analyser le sol martien (Martien est un nom générique qui désigne plusieurs types de créatures imaginaires censées vivre sur mars. Selon la version la plus répandue, les martiens, également nommés « petits...).


Site d'atterrissage de Mars2020, dans le cratère ( Pour le cratère d'origine volcanique, voir Cratère volcanique Pour le cratère d'origine météoritique, voir Cratère d'impact Pour le cratère formé à la suite d'un effondrement...) martien Jezero.
Dans le passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble des configurations successives du monde et s'oppose au...), il existait sur Mars des canaux creusés par l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.), qui transportaient des sédiments, formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de hauteur : plus la fréquence est élevée, plus la hauteur perçue est haute et inversement. Chaque voyelle...) des deltas au fond de lacs. L'image contient les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un...) de deux instruments de la mission Mars Reconnaissance Orbiter (Mars Reconnaissance Orbiter (acronyme : MRO) est une sonde spatiale américaine actuellement en orbite autour de Mars. Son lancement, initialement prévu par la NASA le 10...), de la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est l'agence...): la caméra de contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le contexte d'un mot, d'une phrase ou d'un texte inclut les mots qui l'entourent. Le concept de contexte issu...) et le spectromètre (Un spectromètre est un appareil de mesure permettant d'étudier de décomposer une quantité observée — un faisceau lumineux en spectroscopie, ou bien un mélange de molécules par exemple en spectrométrie...) d'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait jadis soit à la main, soit par impression...).
© NASA/JPL/JHUAPL/MSSS/Brown University

Ce qu'on sait déjà de l'eau et des potentielles traces de vie (La vie est le nom donné :) sur Mars

Quand on regarde une image de Mars, on est frappé par la ressemblance avec la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre...). On y reconnaît facilement des restes de lacs, de rivières, de deltas. La Terre et Mars partagent un passé commun: lors de leurs formations dans le disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une forme ronde et régulière, à l'image d'un palet — discus en latin.) d'accrétion (L'accrétion désigne en astrophysique, en géologie et en météorologie l'accroissement par apport de matière.) autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit...) du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification...) il y a 4,5 milliards d'années, Mars et la Terre étaient des planètes "magma" qui se sont lentement refroidies jusqu'à permettre l'apparition d'eau liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) sur leur surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent...) sous forme de lacs et d'océans (Océans stylisé Ωcéans est un documentaire français réalisé par Jacques Perrin et Jacques Cluzaud dont le tournage a...). Mais tandis que notre planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa...) a su maintenir ses océans et permettre ainsi la prolifération de la vie, la planète Mars s'est asséchée pour devenir ce monde (Le mot monde peut désigner :) froid (Le froid est la sensation contraire du chaud, associé aux températures basses.) et sec qu'on observe aujourd'hui - une divergence de destins qui date d'il y a environ 3 milliards d'années. Comme les plus anciennes traces de vie sur Terre remontent à environ 3,7 milliards d'années, période où les deux planètes n'avaient pas encore évolué de manière différenciée, on pense que des conditions favorables à l'apparition de la vie sur Mars ont existé.

Depuis le début des années 2000, un nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) important de missions spatiales en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) ou à la surface de la planète Mars fournissent des informations précieuses. Ce vaste programme d'étude de la planète s'articule autour de trois axes scientifiques: déterminer si la vie a pu émerger, comprendre les processus et l'histoire du climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une région donnée pendant une période de temps donnée. Il se distingue de la...), comprendre l'évolution de la surface et de l'intérieur de la planète.

Les missions américaines telles que Mars Odyssey (2001 Mars Odyssey est le nom donné à un vaisseau spatial de la NASA en orbite autour de la planète Mars. Cette sonde utilise des spectromètres et l'imagerie pour détecter une présence éventuelle d'eau (passée ou présente)...) ou Mars Reconnaissance Orbiter (Orbiter est un simulateur de vol spatial réaliste, diffusé sous forme de graticiel (mais non open source), pour le système d’exploitation Windows, créé par le Dr Martin Schweiger, professeur à la University College London.) mais également la mission européenne Mars Express (Mars Express est le nom d'une mission spatiale de l'Agence spatiale européenne (ESA), qui a pour objectif l'étude de Mars.) ont permis entre autres de faire une cartographie (La cartographie désigne la réalisation et l'étude des cartes géographiques. Le principe majeur de la cartographie est la représentation de...) des minéraux hydratés, des carbonates, des sulfates par exemple, de faire l'analyse de la surface et de l'intérieur des calottes polaires et d'étudier les processus atmosphériques mettant en évidence le cycle de l'eau ou des poussières qui contribuent aux processus atmosphériques.

L'habitabilité d'une planète, notion-clef

Ces premiers indices sont un premier pas important vers la notion d'habitabilité de Mars. Le terme d'habitabilité désigne le fait qu'une planète a pu réunir à un moment de son histoire l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut...) des conditions favorables de l'apparition de la vie. Même si les indices recueillis par les premières missions ont donné espoir à la communauté scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes...) martienne que la vie aurait pu émerger sur cette planète, ils ne suffisent pas pour en faire la démonstration (En mathématiques, une démonstration permet d'établir une proposition à partir de propositions initiales, ou précédemment...). En s'appuyant sur ce que l'on connaît sur Terre, et même si ce n'est pas le seul modèle possible, on considère que la preuve pourrait être faite si plusieurs paramètres sont réunis au même endroit, et au même moment géologique. On peut citer parmi ces paramètres la présence d'eau liquide salée à pH modéré sur une longue période géologique, la présence d'une source d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) pour initier des réactions chimiques, la présence de matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) organiques et de biosignatures. De plus, de manière à pouvoir observer les biosignatures aujourd'hui, ces dernières doivent avoir été préservées de la biodégradation (La biodégradation est la décomposition/dégradation de matières organiques par des micro-organismes (bactéries, champignons et algues). Les matériaux sont convertis en dioxyde de...) due par exemple aux processus de fossilisation ou aux rayonnements cosmiques.

En août 2012, la mission américaine Mars Sample Laboratory a déposé sur Mars le célèbre rover Curiosity. Ce rover embarquant dix instruments scientifiques dont deux français, a comme mission de démontrer l'habitabilité du site d'atterrissage, de caractériser la géologie (La géologie, du grec ancien γη- (gê-, « terre ») et λογος (logos, « parole », « raison »), est la science qui traite...) du site d'atterrissage et le climat de Mars. Le site choisi pour la mission, le cratère Gale (La gale ou mal de Sainte-Marie est une affection contagieuse de la peau spécifique à l'homme, déterminée par la femelle d'un acarien microscopique (Sarcoptes scabiei) qui creuse dans l'épiderme des galeries...), est un cratère d'impact daté de 3,8 à 3,5 milliards d'années avec la présence de couches sédimentaires indiquant la présence passée d'une grande quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la...) d'eau liquide. Grâce à l'ensemble de ses instruments, cette mission est un grand succès puisqu'elle a maintenant démontré l'habitabilité du site. Ces résultats posent néanmoins de nouvelles questions d'abord sur le cratère Gale lui-même: combien de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) est-il resté habitable ? est-il le seul cratère de Mars à l'avoir été ? Plus globalement: pourquoi l'habitabilité s'est-elle arrêtée ? Et surtout, habitabilité ne signifiant pas forcément que la vie a réellement existé: est-ce que la vie s'est développée (En géométrie, la développée d'une courbe plane est le lieu de ses centres de courbure. On peut aussi la décrire comme l'enveloppe de la famille des droites normales à la courbe.) sur Mars à un moment de son histoire ?

Un plan ambitieux: ramener des échantillons contenant des biosignatures

La prochaine mission américaine vers la planète Mars, nommée Mars2020 déposera à nouveau sur Mars un rover similaire à Curiosity et nommé Perseverance, de la taille d'une petite voiture, embarquant sept instruments dont un instrument français. Le lancement est programmé pour juillet 2020 et l'atterrissage dans le cratère Jezero est prévu en février 2021. L'objectif principal cette fois est la préparation au retour d'échantillons de traces de vie fossile (Un fossile (dérivé du substantif du verbe latin fodere : fossile, littéralement « qui est fouillé ») est le reste (coquille, os, dent, graine,...). L'ensemble des instruments du rover identifieront les meilleurs échantillons susceptibles de renfermer des biosignatures. Grâce à son bras motorisé, une quarantaine (La quarantaine (venant de l'italien : quaranta giorni, qui signifie 40 jours, ou bien du français : quarantaine de jours) est le fait de mettre à l'écart des...) de prélèvements seront effectués et mis dans des conteneurs laissés sur place. La mission suivante, en cours de programmation (La programmation dans le domaine informatique est l'ensemble des activités qui permettent l'écriture des programmes informatiques. C'est une étape importante de la conception de logiciel (voire de matériel,...), ira les récupérer pour les ramener sur Terre afin de les analyser en laboratoire. Le site d'atterrissage Jezero a été choisi avec soin pour optimiser les chances de trouver des biosignatures. Il s'agit à nouveau d'un cratère d'impact du même âge que Gale. Il abrite un delta argileux riche en minéraux hydratés, indiquant la présence autrefois d'une grande quantité d'eau liquide.


Le cratère Jezero, où atterrira la mission Mars2020. Les couleurs claires représentent les altitudes plus élevées. L'ellipse indique le site d'atterrissage.
© NASA/JPL-Caltech/MSSS/JHU-APL/ESA

Parmi les 7 instruments scientifiques de la mission Mars2020 se trouve l'instrument SuperCam développé conjointement par un ensemble de laboratoires, universités et industriels français et américains. Véritable couteau (Un couteau est un outil tranchant comportant une lame et un manche.) suisse, cet instrument permet d'associer plusieurs techniques permettant l'analyse de la composition chimique des roches par la technique LIBS qui utilise un laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser...) qui les pulvérisent, l'analyse des minéraux et de la matière organique (La matière organique (MO) est la matière carbonée produite en général par des êtres vivants , végétaux, animaux, ou micro-organismes. Il s'agit par exemple des glucides, protides et lipides. À...) par la technique RAMAN qui analyse la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à...) émise par les vibrations des molécules excitées par un laser, ou spectroscopie passive visible et infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes.). Une caméra de contexte permettra de voir les zones analysées en détails: par exemple une zone sur laquelle on a tiré avec le laser ou encore des veines minéralogiques intéressantes. Enfin, un microphone (Un microphone (ou plus simplement « micro ») est un dispositif de conversion des ondes sonores acoustiques d'un milieu compressible en impulsions électriques. C'est donc un capteur analogique.) permettra d'enregistrer les sons. Toutes ces techniques contribuent à faire de l'analyse minéralogique de terrain. Elles sont complémentaires. Si la zone observée est propice, d'autres instruments de la mission feront également des analyses, qui seront toutes utilisées pour identifier des échantillons intéressants à ramener sur Terre.

SuperCam succède à l'instrument ChemCam, qui était embarqué sur le rover Curiosity. Il a été largement amélioré et contribuera à remplir les objectifs scientifiques de la mission.

Avec la mission Mars2020 et le retour d'échantillon (De manière générale, un échantillon est une petite quantité d'une matière, d'information, ou d'une solution. Le mot est utilisé dans différents...) de la mission suivante, nous sommes à l'aube de découvrir pour la première fois qu'une autre planète que la nôtre aurait pu dans son histoire favoriser le développement de la vie. La Terre et Mars ne sont que deux petites planètes orbitant autour d'une étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche de...) banale à la périphérie (Le mot périphérie vient du grec peripheria qui signifie circonférence. Plus généralement la périphérie désigne une limite éloignée d'un objet ou d'une chose.) d'une galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par...) composée de centaines de milliards d'étoiles accueillant pour la plupart des planètes, parmi des centaines de milliards de galaxies. La recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche...) de la vie dans notre système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets définis gravitant autour de lui (autrement...) et dans l'univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) ne fait donc que commencer.
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