Arrivée sur Mars en février 2021, l’astromobile Perseverance a jusqu’à maintenant exploré en détail le cratère Jezero et prélevé des échantillons de roches et de sols de cette région où la vie aurait vraisemblablement pu prospérer. Par ailleurs, la NASA et l’Agence spatiale européenne planifient la mission Mars Sample Return qui visera à aller chercher ces échantillons et à les rapporter sur Terre.
Lorsqu’elle a atterri sur Mars, l’astromobile Perseverance portait à son bord une foreuse et 43 tubes en titane destinés à recueillir des carottes de roche et de sol martiens qu’on espère pouvoir analyser plus minutieusement un jour dans les laboratoires de pointe de notre planète.
Actuellement, 18 des 43 tubes sont déjà remplis et scellés : parmi ces 18 tubes, un contient de l’air de l’atmosphère martienne, deux autres renferment des échantillons de sable prélevés au sol, et 15 comprennent des carottes de roche extraite du cratère Jezero.
L’immense cratère de 49 kilomètres de diamètre, qui a été créé sous l’impact d’une météorite, était, il y a 3,5 milliards d’années, rempli d’eau et formait un lac comme on en trouve ici, au Canada, dans d’anciens cratères de météorite. Le Manicouagan, au Québec, en est un exemple typique. « Il y avait un lac dans le cratère avec une rivière venant de l’ouest qui s’y jetait et qui a créé un grand delta. Comme un delta se forme très lentement par le dépôt de couches successives de sédiments, il est donc évident que le lac a été présent pendant très longtemps », précise le Canadien Raymond Francis, directeur adjoint des opérations scientifiques de la mission Perseverance.
Quelle a été la durée de la vie de ce lac ? Quelles étaient les conditions environnementales à l’époque du lac ? Le lac était-il permanent, intermittent, voire saisonnier ? « Les détails géologiques et géochimiques de nos échantillons nous permettront de comprendre tout cela », affirme M. Francis, qui détient un doctorat en géologie planétaire et génie informatique de l’University of Western Ontario.
L’analyse des échantillons prélevés dans le fond du cratère par les instruments à bord de Perseverance a révélé l’année dernière qu’ils sont constitués de roches ignées (ou magmatiques) qui ont été altérées par l’eau du lac, laquelle a modifié la géochimie et la minéralogie de ces roches, souligne le spécialiste.
« En 2022, nous avons terminé l’exploration du fond du cratère. Puis, nous avons rejoint le front du delta vers la fin d’avril, après une traversée du cratère très rapide, la plus rapide jamais réalisée par une astromobile. Perseverance a parcouru des centaines de mètres par jour grâce à un nouveau logiciel de navigation automatique qui permet d’analyser les photos stéréo de l’environnement, de trouver des routes sûres pour le Rover, de planifier le trajet à suivre et de faire cette planification même pendant que les roues du Rover tournent. Tout cela est possible grâce au fait que Perseverance est équipée d’un ordinateur plus puissant que celui dont étaient dotées les deux astromobiles précédentes. Ce système de navigation automatique, nommé AUTONAV, est le plus avancé jamais utilisé sur une autre planète », soutient M. Francis depuis le Jet Propulsion Laboratory de la NASA, à Pasadena, en Californie.
À la recherche de traces de vie
Perseverance a donc commencé l’exploration du delta en 2022 et a prélevé quelques échantillons de la portion qui se termine dans le cratère. D’ici quelques semaines, l’astromobile entamera une nouvelle campagne d’exploration et de prélèvement à la surface du delta, qui est « un terrain très compliqué créé par la rivière qui a creusé une multitude de sillons différents. Ce sera très intéressant pour les scientifiques parce qu’on verra de quels matériaux se compose le delta, et on pourra ainsi détermier si sa formation s’est déroulée en un seul long événement ou en plusieurs phases successives », signale M. Francis.
« Le delta est un bon endroit pour chercher des traces de vie ancienne sur Mars, parce que le dépôt de couches fines de sédiments lors de sa formation permet de bien préserver les traces physiques et chimiques de vie », dit-il.
Les scientifiques ne s’attendent pas à trouver des coquilles de mollusques comme fossiles, mais plutôt des couches de stromatolithes qui sont formées par des bactéries. Les traces chimiques de vie devraient quant à elles se présenter sous forme d’un enrichissement de certains isotopes de carbone, de potassium et d’oxygène notamment, qui sont abondamment utilisés par les êtres vivants.
L’hélicoptère Ingenuity, qui a été mis au point et piloté au début de la mission Mars 2020 par l’ingénieure Farah Alibay, est désormais employé pour prospecter le terrain avant d’y conduire l’astromobile. « Cela nous permet de déterminer les endroits du delta qui seraient les plus intéressants à explorer avec Perseverance », précise M. Francis.
« Actuellement, c’est l’hiver dans l’hémisphère nord de Mars, où sont situés le cratère Jezero et son delta. Or, l’hélicoptère n’a pas été conçu pour être en marche durant cette saison, il a donc fallu changer le logiciel et aussi faire tourner les hélices plus vit parce que l’atmosphère est encore plus ténue l’hiver. De plus, tous ses algorithmes de navigation supposent que le sol est plat. Ce sera donc un défi de gravir le delta, qui en plus présente beaucoup de relief », souligne M. Francis.
Les échantillons
Avant de procéder au prélèvement d’un échantillon de sol ou de roche, les instruments à bord de l’astromobile effectuent des analyses du terrain qui aideront à choisir le lieu idéal pour forer et extraire du matériel martien. Perseverance est en effet équipée de caméras multispectrales, de spectromètres en mode télédétection et de spectromètres montés sur son bras robotique qui permettent des mesures très rapprochées de la cible à l’aide de rayons X, ultraviolets et infrarouges.
En 2021 et 2022, presque tous les échantillons ont été prélevés en double. « On prenait deux échantillons de la même roche à quelques centimètres l’un de l’autre. Ce double d’échantillons représente une sauvegarde au cas où Perseverance ne fonctionnde srait plus au moment où on ira chercher les échantillons pour les rapporter sur Terre », indique M. Francis.
La NASA et l’Agence spatiale européenne préparent actuellement la mission Mars Sample Return (MSR), qui prévoit qu’un atterrisseur se posera sur la planète rouge en 2031 pour récupérer les échantillons. Comme cet atterrisseur ne sera pas mobile, Perseverance viendra à sa rencontre et lui transmettra les tubes d’échantillon qu’elle aura conservés en son sein, à l’aide son bras robotique.
« Mais comme cette manoeuvre n’aura lieu que dans près d’une décennie, il se peut que les systèmes mécaniques et robotiques de l’astromobile soient devenus défectueux et incapables de livrerrales échaau MSR », fait remarquer M. Francis. Deux plans de rechange ont donc été prévus si de tels ennuis techniques surviennent.
« Si, dans quelques années, on se rend compte que le système de Perseverance qui fait le transfert mécanique commence à avoir des problèmes, on pourra prendre la décision de lâcher tous les tubes qu’il contient sur le sol martien pour qu’ils soient ramassés lors de la mission MSR par deux petits hélicoptères robotisés que l’atterrisseur apportera avec lui », explique M. Francis.
Si, encore pire, Perseverance est victime d’une défaillance majeure qui l’empêche de relâcher les échantillons qu’elle contient par terre, ces derniers seront perdus à jamais. C’est donc en prévision d’une telle éventualité qu’on a recueilli certains échantillons en double, que l’on dépose sur le sol martien, où ils seraient récupérés par les deux hélicoptères du MSR.
Depuis le 16 décembre dernier, le robot a laissé tomber à la surface de Mars 5 des 18 tubes qu’il avait remplis et insérés dans sa carcasse. Cinq autres tubes seront aussi abandonnés sur le sol d’ici le mois de février, chacun à un endroit qui est clairement documenté et archivé. Au moment où l’astromobile relâche un tube, une caméra située au bout de son bras robotique regarde sous l’engin pour vérifier que le tube est bien tombé sur le sol et qu’il n’a pas roulé dans les ornières des roues de Perseverance, où il pourrait être écrasé.
On prévoit de laisser à la surface de Mars 10 tubes contenant une copie de 10 échantillons différents. L’astromobile conservera dans son sein les 33 autres tubes, dont 5 seront des témoins qui permettront de vérifier le niveau de propreté et de contamination du système mécanique de prélèvement, jusqu’en 2031, moment où, si tout se passe bien, elle les transmettra à l’atterrisseur MSR pour qu’ils soient envoyés sur Terre.
À écouter :
Qu'a fait le robot «Perseverance» sur Mars en 2022? - Le Devoir
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