Des couches stratifiées sont clairement visibles sur des photos acquises par le rover Perseverance. © Nasa/JPL-Caltech/ASU/MSSS
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Perseverance a-t-il observé une roche qui permettrait de dater précisément les trois ères martiennes ?

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[EN VIDÉO] Perseverance : découvrez l'instrument SuperCam, ses yeux et ses oreilles  Présentation de l'instrument SuperCam qui équipe le rover Perseverance de la Nasa. Plus de 300 personnes en France ont été impliquées dans son développement et sa fabrication. SuperCam réalisera des tirs lasers dont l'objectif est d'analyser la composition chimique des roches et de détecter la présence éventuelle de molécules organiques. 

Pierre Thomas, professeur émérite à l'École normale supérieure de Lyon et géologue de formation, nous livre ses premières impressions sur le site d'atterrissage de Perseverance. Il avance quelques hypothèses qui, si elles s'avèrent justes, pourraient faire avancer la connaissance de l'histoire de la planète Mars de façon significative.

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Le rover Perseverance de la Nasa a atterri dans le cratère Jezero dans la région de Nili Fossae. Cette région a les faveurs des planétologues depuis une quinzaine d'annéesDans son article publié sur le site Panet-Terre, intitulé La persévérance, une qualité essentielle dans l'exploration de Mars, Patrick Thollot, du Laboratoire de Géologie de l'École normale supérieure de Lyon, souligne que cette région de Mars est l'une des « plus anciennes, car très cratérisée. C'est aussi l'une de celles où la surface est la mieux exposée aux études orbitales car, pour des raisons essentiellement météorologiques, elle est très peu recouverte par la poussière rouge omniprésente sur Mars et au contraire en érosion active, bien que modérée, une érosion qui "rafraîchit" naturellement les affleurements ».

Plus de vingt jours après l'atterrissage de Perseverance sur Mars, la mise en route et le check-up des sept instruments du rover se poursuivent. Mais, déjà les premières images acquises par le rover sont compatibles avec une partie des structures géologiques observées depuis l'orbite, à savoir un site riche en « morphologies volcaniques (coulées de laves, dépôts pyroclatiques, volcans), sédimentaires (chenaux de rivières, dépôts stratifiés, buttes témoins, deltas), et marqueurs minéralogiques », ajoute Patrick Thollot. Cela dit, la nature volcanique de ces cailloux et roches n'a évidemment pas été confirmée ni infirmée.

Dans le cratère Jezero, observé par Perseverance, ce champ de roches massives et de formes arrondies fait penser à un chaos mais dont la nature reste à déterminer. © Nasa, JPL-Caltech, ASU, MSSS. À titre de comparaison, l'image de droite montre un chaos de basalte en Namibie. © Pierre Thomas

Pour Pierre Thomas, professeur émérite à l'École normale supérieure de Lyon et géologue de formation, « le panorama du site d'atterrissage montre de nombreuses caractéristiques géologiques » dont certaines sont très intéressantes. C'est le cas de « dépôts stratifiés en couches horizontales, mais également inclinées » et de « champs de roches massives, de formes arrondies, qui me font penser à des chaos granitiques, bien que ce ne soit probablement pas le cas et qui m'intriguent beaucoup ». Pour être précis et éviter toute confusion dans les esprits, sur Terre, 80 % des chaos de ce genre sont granitiques, 10 % en basalte et 10 % en grès. Sur Mars, il s'agit également d'un chaos, mais si sur  « Terre, il y aurait 8 chance sur 10 que ce soit du granite, dans Jezero, les chances sont très faibles que l'on soit en présence de granite. Cela montre l'intérêt d'un robot mobile pour aller voir de très près, et si la simple vue de près ne suffit pas, pour faire des analyses minéralogiques et chimiques ».

Cela montre l'intérêt d'un robot mobile, pour aller voir de très près, et si la simple vue de près ne suffit pas, faire des analyses minéralogiques et chimiques

On aperçoit aussi des roches caverneuses, « ce qui laisse à penser qu'il pourrait s'agir de roches volcaniques, bien qu'il existe des roches caverneuses non volcaniques ». Si c'est effectivement le cas, la découverte serait d'un très grand intérêt scientifique avec des répercussions très significatives sur la connaissance de l'histoire de la planète Mars et la datation des trois grandes ères sur Mars, de la plus ancienne à la plus récente : Noachien, Hespérien, Amazonien.

À gauche des roches caverneuses dont l'origine pourrait être volcanique. Ce n'est évidemment qu'une supposition car il existe des roches caverneuses non volcaniques. © Nasa, JPL-Caltech, ASU, MSSS

En effet, contrairement aux couches sédimentaires, « nous pouvons dater ces roches volcaniques et, partant de là, dater précisément les principaux événements géologiques de l'histoire martienne, ce qui n'est pas le cas aujourd'hui ». Étonnamment, la chronologie de l'histoire de Mars et de ses ères est très mal mesurée, « avec des incertitudes de centaines de millions d'années ». En cause, la méthode de datation utilisée. Déduite des populations de cratères d'impact à la surface des terrains, cette méthode est la seule utilisable sur Mars, mais elle «  ne ne fait pas l'unanimité ». Elle s'inspire de la Lune dont les terrains y sont cratérisés de manière similaire à Mars. Mais transposer la chronologie de la Lune à Mars n'est pas la méthode la plus pertinente, ce qui explique ces incertitudes qui se comptent en centaines de millions d'années !

Or, souligne Patrick Thollot, ces « incertitudes sont plutôt ennuyeuses ». En effet, si l'on tient compte du nombre de cratères d'impact à la surface des terrains, « la limite Noachien-Hespérien sur Mars tomberait vers 3,7 Ga..., exactement l'âge des plus anciens fossiles avérés de vie sur Terre ». Si Mars a été habitable jusqu'à 3,7 Ga, « on peut espérer y détecter des traces de vie si elle a émergé sur Mars en même temps que sur Terre, et on pourrait alors imaginer des processus similaires ». Mais si la limite Noachien-Hespérien est « plus ancienne ou plus récente de 500 millions d'années, ce qui est possible, l'interprétation serait plus compliquée ! » 

L'analyse des données de SuperCam montre que la roche Máaz (à l'image en gros plan) a une composition basaltique. Il s'agit soit d'une roche ignée (en d'autres termes, volcanique), soit de grains fins de matière ignée qui ont été cimentés ensemble dans un environnement aqueux. D'autres données seront nécessaires pour déterminer l'origine exacte de cette roche. © Nasa, JPL-Caltech, Lanl, Cnes, CNRS

Un objectif majeur de la collecte d'échantillons

Si ces roches caverneuses sont bien d'origine volcanique, elles sont une cible prioritaire pour Perseverance qui devrait « en prélever des échantillons qui seront rapportés sur Terre à l'horizon 2030 d'où ils pourront être datés avec une très grande précision », précise Pierre Thomas. En effet, pour obtenir des résultats précis, la datation depuis la surface de Mars est impossible. Seuls « des instruments de plusieurs centaines de kilogrammes sont capables de le faire et donc uniquement disponibles sur Terre et ce, malgré les progrès dans la miniaturisation et la spatialisation des instruments ».

Enfin, si l'âge de ces roches a son importance, « la position stratigraphique (position géométrique) relative de ces roches par rapport aux sédiments est également d'un très grand intérêt scientifique ». Savoir qui recouvre qui, c'est-à-dire qui précède qui, peut « fournir des indices forts sur l'histoire de la vie de la Planète rouge ». Par exemple, des « roches basaltiques vieilles de 3,8 milliards d'années recouvrant des sédiments signifierait que l'eau coulait avant cette date et donc peut-être trop tôt dans l'histoire martienne pour que la vie ait pu émerger si on s'en réfère à l'histoire terrestre »A contrario, des sédiments posés sur ces roches « et les chances que la vie a pu apparaître deviendraient du coup relativement élevées, toujours selon la référence terrestre », conclut Pierre Thomas.

Précisons que Curiosity a bien tenté, pour la première fois, d'établir un âge potassium-argon dans le cratère Gale, « mais le résultat obtenu (4,2 Ga) a une incertitude telle [intervalle de 700 Ma !] qu'il ne fait que confirmer l'âge très ancien de la surface de Mars », nous rappelle Patrick Thollot.

Note
Pierre Thomas est aussi responsable de Planet-Terre, un site Web du ministère de l'Éducation nationale, principalement destiné à la formation continue en géologie-astronomie pour les professeurs mais aussi pour le public curieux et averti.

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