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Premier anniversaire martien de Curiosity : le bilan de Francis Rocard

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Cette semaine, Curiosity fête son premier anniversaire martien sur la Planète rouge. Francis Rocard, responsable des programmes d'exploration du Système solaire au Cnes, revient pour Futura-Sciences sur les découvertes les plus marquantes du rover depuis son arrivée sur Mars : le bilan est très bon et la suite de la mission est prometteuse.

Le premier forage de Curiosity a permis de démontrer que dans son passé, la planète Mars a été habitable. Mais deux questions restent en suspens : quand et durant combien de temps ? © Nasa/JPL-Caltech/MSSS

Arrivé sur la planète Mars en août 2012, à l'intérieur du cratère Gale, Curiosity s'y trouve depuis 687 jours terrestres. Sur Mars, cette durée correspond à un an. Le rover de la Nasa débute donc sa deuxième année martienne avec un objectif déjà en poche, celui de l'habitabilité de la planète. Il a en effet réussi à montrer que Mars a été habitable pendant une certaine période de son histoire.

Comme le souligne Francis Rocard, responsable des programmes d'exploration du Système solaire au Cnes, c'est le résultat le plus remarquable qui résulte de « l'analyse du premier forage réalisé en février 2013 sur une pierre baptisée John Klein ». Et ce n'est pas un, mais trois arguments qu'ont fait valoir les scientifiques pour démontrer l'habitabilité de Mars dans son passé. D'une part, il est apparu que le milieu a été baigné d'eau à l'état liquide« ni trop acide ni trop basique, voire potable » à l'époque où cette roche a été formée. Le deuxième argument est la présence des ingrédients chimiques nécessaires à la vie, comme le carbone, l'azote, l'oxygène, le phosphore ou encore le soufre. Enfin, la présence de soufre sous une forme réduite (au sens chimique du terme) et oxydée « constitue une source d'énergie pour des bactéries qui auraient pu vivre à cette époque », il y a 3,5 à 3,8 milliards d'années.

Lors de ce forage historique, un élément plus qualitatif fut « cette couleur verte du matériau extrait ». Pour les scientifiques, cela a été une « très bonne nouvelle car elle signifiait que les matériaux n'était pas oxydés à seulement quelques centimètres sous la surface ». Or, les sondes Viking ont montré que le sol « était très oxydé et oxydant » là où elles se situaient. Ce niveau d'oxydation, attribué au peroxyde d'oxygène, ne « s'applique donc pas rigoureusement partout » sur la planète.

Le rover Curiosity devant son deuxième forage, la dalle de grès baptisée Windjana d'environ 60 cm de large, en mai 2014. © Nasa/JPL-Caltech/MSSS

D'autres résultats sont à signaler comme la mesure extrêmement précise de la composition de l'atmosphère martienne où le CO2 représente 95,9 % de l'atmosphère, suivi, « et cela est un élément nouveau », de l'argon avec 2 % et de l'azote avec 1,9 %. C'est assez étonnant car jusqu'à maintenant on pensait que l'azote était le « deuxième élément le plus abondant ». Quant à la question du méthane, l'instrument Sam n'en a pas trouvé. Toutefois, les scientifiques précisent qu'ils n'en n'ont pas repéré là où ils ont analysé l'atmosphère et au moment où cela a été fait. La remarque n'est pas triviale car on suppose que le méthane, instable, pourrait apparaître dans l'atmosphère sous forme « d'émanations sporadiques ». Depuis sa découverte en 2003 et plusieurs détections jusqu'en 2009, plus aucune trace de ce gaz n'a été observée depuis.

À la recherche des molécules organiques

La déception vient du « déficit très criant de molécules organiques », à part le CO2, qui est partout mais « guère intéressant » pour la chimie organique. Il s'agit en effet d'une sorte d'impasse car le CO2 est extrêmement stable et se prête mal à des réactions complexes qui pourraient mener à une chimie prébiotique.

Cela dit, on attend beaucoup des analyses qui seront faites au niveau des strates d'argiles situées sur le mont Sharp« La détection des argiles est également confirmée, ce qui en soi n'est pas une surprise. » C'est d'ailleurs devenu l'objectif principal de la mission. Aujourd'hui, Curiosity taille la route avec des franchissements quotidiens de plus de cent mètres, de sorte que le rover devrait atteindre ces argiles en fin d'année. L'incertitude sur l'état des roues du rover, dont certaines ont été perforées par des rochers saillants, ne « remet pas en cause la tenue mécanique de la roue ». Un des risques identifiés concerne la roue dont un morceau de métal est plié à l'intérieur et susceptible, quand elle tourne, d'arracher le câble d'alimentation.

Curiosity devrait donc pouvoir travailler au pied du mont Sharp. Cependant, ses analyses ne sont réalisées qu'en surface. Or, les molécules organiques sont « détruites par les radiations solaires et cosmiques » jusqu'à des profondeurs de deux mètres. D'où la mission ExoMars 2018 de l'Agence spatiale européenne qui sera « capable de forer jusqu'à ces fameux deux mètres ».

Étudier le sous-sol différemment

Mais les scientifiques de la mission ont fait quelque chose de « très étonnant » pour s'affranchir de cette contrainte de forer profondément le sol : ils ont réussi à dater des roches, « par la méthode des radiations », ce qui n'avait jamais été fait. C'est quelque chose de très difficile à faire et « si l'on peut s'interroger sur la pertinence de cette datation, l'âge ainsi déterminé n'est pas incohérent avec ce que l'on pensait avant ». Le terrain de John Klein serait « vieux de 3,6 milliards années ».

Ces mêmes scientifiques ont également daté l'époque à laquelle la première zone forée a été mise à nu : seulement 70 millions d'années. « Ce résultat est très intéressant. Cette exposition d'une surface pendant quelque 70 millions d'années est une durée relativement faible », induisant peu d'effets dommageables sur ces molécules organiques. Dans ces zones excavées par l'érosion éolienne relativement récemment, il est possible « d'atteindre des zones restées protégées durant des milliards d'années » des rayonnements galactiques et solaires. Il n'est donc pas nécessaire de forer jusqu'à deux mètres sous la surface pour y découvrir des molécules organiques, si tant est qu'elles aient existé un jour sur Mars, bien évidemment.

Cela dit, il sera toujours plus intéressant de forer le plus profondément possible... d'autant plus que cela pourrait être plus facile qu'envisagé. En effet, Curiosity n'apporte pas que des bonnes nouvelles scientifiques. Certaines sont techniques. Il a toujours été supposé que les roches sédimentaires étaient beaucoup plus tendres que les roches volcaniques, ce qui s'est confirmé avec le forage de John Klein. « Initialement, la Nasa prévoyait trois heures pour forer 6,6 petits centimètres mais ce forage aura duré seulement une dizaine de minutes ! »

Autre résultat intéressant en liaison avec l'arrivée de la sonde Maven, qui doit étudier l'atmosphère martienne : Sam, une des deux contributions instrumentales françaises à la mission avec Chemcam, a fait des « mesures très fines du rapport isotopique de l'argon ». Elles ont donné une valeur de référence bien établie qui montre qu'il existe un « phénomène d'échappement de l’atmosphère » différentiel en fonction de la masse des atomes. Ce rapport isotopique est, « comme on s'y attendait », bien inférieur à la valeur de référence, qui est notamment celle du Soleil et de Jupiter« Cette mesure intégrée de l'échappement de l'atmosphère Mars va permettre de remonter à ce qu'était l'atmosphère de Mars » avant qu'elle ne commence à disparaître suite à la disparition du champ magnétique de la planète.

Pendant cette deuxième partie de la mission de Curiosity, Sam est appelé à jouer un plus grand rôle. En effet, cet instrument, une des clés pour mieux comprendre les problèmes liés au méthane et aux molécules organiques par exemple, a « finalement peu fonctionné depuis le début de la mission ». Beaucoup de ses modes n'ont pas encore été utilisés, ce qui « augure d'un certain nombre de bons résultats ».

Enfin, signalons que sur Mars la pression atmosphérique varie énormément. Curiosity a « rendu compte d'une chute de 10 % par jour », au lever du Soleil. Ce phénomène existe également sur Terre mais seulement à très haute altitude, dans la stratosphère. Bien connu, il vient du fait que quand l'atmosphère est chauffée par le Soleil elle se dilate. La surprise en la matière est le côté « immuable de ces variations de pression » qui se produisent à des moments réguliers dans la journée. « C'est probablement lié à des effets locaux dus aux reliefs environnants ».

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