Avec l’aide du rover Perseverance, Mars continue de nous révéler ses secrets et en particulier ceux du cratère Jezero que le rover arpente maintenant depuis 18 mois. Les toutes dernières données de roches prélevées par le rover permettent en effet d’y voir un peu plus clair sur l’histoire géologique de cet ancien lac. De quoi patienter en attendant le retour sur Terre des échantillons en 2033.

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[EN VIDÉO] Perseverance, à la recherche de la vie sur Mars Perseverance, c’est ainsi que la Nasa a décidé de baptiser le rover qu’elle enverra vers Mars en cet été 2020. Un rover dont les chercheurs attendent beaucoup. Il sera le premier à prélever des échantillons de roches destinés à être ramenés sur Terre. Objectif : trouver des traces d’une vie microbienne.

L'arrivée du rover PerseverancePerseverance sur Mars, qui est venu complémenter les instruments déjà sur place comme le rover Curiosity ou la station sismologique InSight, a permis d'explorer un nouvel environnement martien : le cratère Jezero.

Les premières observations ont d'ailleurs rapidement permis d'établir que ce cratère était autrefois occupé par un vaste lac, alimenté par une rivière formant un delta. Le site est donc particulièrement approprié pour étudier le passé hydrique de la Planète rouge et rechercher de potentielles traces de vie. Ces thématiques nécessitent cependant d'étudier finement la géologiegéologie du lieu : nature des roches, minéralogie, architecture sédimentaire témoignant des épisodes et des conditions lacustreslacustres, volcanismevolcanisme...

En attendant le retour d'échantillons sur Terre, une opération qui n’est prévue qu’à l’horizon 2033, les analyses vont cependant bon train à partir des données relayées par le rover. Quatre nouvelles études viennent d'ailleurs d'être publiées de concert et détaillent la nature du sol et du sous-sol du cratère Jezero.

Selfie de Perseverance dans le cratère Jezero. © Nasa, JPL-Caltech, MSSS
Selfie de Perseverance dans le cratère Jezero. © Nasa, JPL-Caltech, MSSS

Le fond du cratère Jezero est composé de roches magmatiques d’origine profonde

Au cours de son périple au cœur de l'ancien lac, le rover Perseverance a en effet effectué plusieurs analyses de roches formant le fond du cratère. Alors que tout le monde s'attendait à trouver des roches sédimentairesroches sédimentaires déposées au fond du lac ou des roches volcaniquesroches volcaniques, comme d'anciennes coulées de lavelave, les données ont révélé que le sol du cratère est en réalité souvent formé de cumulats magmatiques. Retrouver ce type de roche à l'affleurementaffleurement est surprenant, car ce sont des roches dites plutoniquesplutoniques, c'est-à-dire qu'elles se forment habituellement en profondeur, généralement au cœur des chambres magmatiqueschambres magmatiques ou au fond des lacs de lave. Elles résultent en effet d'un refroidissement lent du magmamagma. Les cristaux qui se forment au fur et à mesure que la température diminue vont progressivement se déposer dans le fond du réservoir de magma et s'accumuler pour donner naissance à une roche stratifiée.

Dans les deux cas, la présence de ce type de roche à l'affleurement dans le fond du cratère ne peut cependant signifier qu'une chose : tout le matériel qui les recouvrait a été supprimé par le lent processus de l'érosion au fil des milliards d'années. On parle tout de même d'une épaisseur de roche de plusieurs centaines de mètres d'épaisseur ! Ces résultats ont été publiés dans la revue Science sous le titre An olivine cumulate outcrop on the floor of Jezero crater, Mars ainsi que dans l'article Compositionnaly and density stratified igneous terrain in Jezero crater, Mars paru dans Science Advances.

Détail des roches échantillonnées par Perseverance sur les sites de Séitah et Maaz, à l'intérieur du cratère Jezero. © Wiens et al. 2022, <em>Science Advances</em>, CC by-nc 4.0
Détail des roches échantillonnées par Perseverance sur les sites de Séitah et Maaz, à l'intérieur du cratère Jezero. © Wiens et al. 2022, Science Advances, CC by-nc 4.0

Cette stratificationstratification du sous-sol du cratère Jezero a été confirmée par les images radar effectuées par Perseverance. L'instrument embarqué par le rover a en effet permis d'imager le sous-sol sur une profondeur de 15 mètres environ, révélant une architecture très stratifiée, qui peut être expliquée par l'origine magmatique des roches, mais également par la présence de dépôts sédimentaires lacustres. Ces résultats sont présentés dans l'article Ground penetrating radar observations of subsurface structures in the floor of Jezero crater, Mars, publié dans la revue Science Advances.

Une chose est sûre, les roches analysées par le rover sont les témoins d'un épisode magmatique antérieur à la formation du delta de Jezero. Elles pourraient donc permettre de donner une limite d'âge inférieure pour cette formation sédimentaire.

Le cratère Jezero, vu par la sonde Mars Express de l'Agence spatiale et la localisation des différents éléments du rover Perseverance sur une carte acquise par la sonde <em>Mars Reconnaissance Orbiter</em> de la Nasa. On voit très bien la formation sédimentaire du delta. © ESA/DLR/FU-Berlin et Nasa-JPL
Le cratère Jezero, vu par la sonde Mars Express de l'Agence spatiale et la localisation des différents éléments du rover Perseverance sur une carte acquise par la sonde Mars Reconnaissance Orbiter de la Nasa. On voit très bien la formation sédimentaire du delta. © ESA/DLR/FU-Berlin et Nasa-JPL

Différentes traces d’altération par l’eau

Leur découverte est doublement intéressante puisque ces roches portent également des traces d'altération par l'eau. Les roches magmatiquesroches magmatiques étant particulièrement faciles à dater, les échantillons prélevés par Perseverance pourraient ainsi permettre d'établir une chronologie précise des différents événements hydriques du site et en particulier de dater la formation du lac. Cette donnée est l'un des éléments clés permettant de mieux comprendre l'évolution du climatclimat martien. L'étude de ces roches pourrait donc permettre de savoir précisément quand le climat de la planète a permis l'établissement d'un système hydrique en surface et à quel moment la situation a dramatiquement évolué vers les conditions froides et arides que nous observons aujourd'hui.

Perseverance n'est cependant pas en mesure d'effectuer de telles datations. Il faudra donc attendre patiemment le retour des échantillons sur Terre. Grâce aux instruments embarqués par le rover, l'étude détaillée des cumulats présents au fond du cratère est cependant possible. Leur analyse minéralogique montre qu'ils sont composés de petits cristaux intriqués d'olivineolivine et de pyroxène, témoignant d'une cristallisation lente. Mais ce qui intéresse le plus les spécialistes, ce sont les traces d'altération par l'eau. Les différents échantillons prélevés par Perseverance en différents points du cratère semblent en effet avoir été altérés de différentes manières.

Les roches du site Máaz contiennent dans leurs pores des minérauxminéraux qui se seraient formés à partir d'une eau saumâtreeau saumâtre, très salée. À l'inverse, les roches provenant du site de Séitah présentent des traces de réaction avec une eau riche en carbonates. Les deux échantillons témoignent donc d'une évolution des conditions lacustres au cours du temps, qui peut être en lien avec une évolution climatique. Une fois encore, il faudra attendre le retour des échantillons sur Terre pour pouvoir dater précisément ces différentes étapes et établir leur chronologie. Le détail de l'analyse est disponible dans l'article Aqueously altered igneous rocks sampled on the floor of Jezero crater, Mars, publié dans Science.

Le trajet suivi par Perseverance depuis son atterrissage en février 2021. Les points rouges indiquent où les échantillons ont été prélevés (sites Séitah et Maaz). Le rover se trouve aujourd'hui au niveau du delta. © Nasa
Le trajet suivi par Perseverance depuis son atterrissage en février 2021. Les points rouges indiquent où les échantillons ont été prélevés (sites Séitah et Maaz). Le rover se trouve aujourd'hui au niveau du delta. © Nasa

La faible abondance des minéraux issus de l'altération des roches magmatiques suggère cependant que la période d'existence du lac a été relativement brève.

De précieux échantillons

En dehors du cas très local de Jezero, l'étude plus détaillée des cumulats riches en olivine pourrait permettre de mieux comprendre l'activité magmatique de Mars. Combinée à l'imagerie satellite, les données rapportées par Perseverance pourraient donc aider à dresser un tableau à plus grande échelle de l'histoire magmatique de la planète.

On comprend mieux la valeur des échantillons prélevés par Perseverance et les précautions prises par les scientifiques en charge de la mission pour assurer leur sauvegardesauvegarde et leur arrivée sur Terre dans 11 ans. Sur chacun des quatre sites étudiés, les échantillons prélevés ont été dupliqués. Ces doubles vont être entreposés sur un site de secours à proximité du delta au cas où les échantillons gardés par Perseverance ne puissent être récupérés, à cause d'une panne mécanique par exemple. Sur ce site seront également stockés les échantillons de roches sédimentaires récemment collectées par le rover au niveau du delta. De nouveaux prélèvements qui devraient, eux aussi, nous livrer de précieuses informations sur le passé de Mars.