Samedi-sciences (117): dix ans d'exploration sur Mars

Ce samedi, le robot Opportunity de la Nasa fête gaillardement son dixième anniversaire sur Mars : le 25 janvier 2004, il posait ses quatre roues dans une plaine appelée MeridianiPlanum.

Trois générations de rovers martiens: Sojourner, posé en 1997 (devant), Opportunity (2004, à gauche) et Curiosity (2012) © Nasa/JPL-Caltech Trois générations de rovers martiens: Sojourner, posé en 1997 (devant), Opportunity (2004, à gauche) et Curiosity (2012) © Nasa/JPL-Caltech

Ce samedi, le robot Opportunity de la Nasa fête gaillardement son dixième anniversaire sur Mars : le 25 janvier 2004, il posait ses quatre roues dans une plaine appelée MeridianiPlanum. En une décennie, Opportunity a arpenté la surface de la planète rouge sur plus de 38 kilomètres, retourné chaque caillou, découvert la première météorite sur une autre planète que la Terre, examiné les ondulations et les tourbillons de poussières créés par les vents martiens. Mais surtout, il a découvert des roches qui contiennent les traces, remontant au début de l’histoire martienne, de la présence d’eau non acide, compatible avec la vie telle que nous la connaissons. Ce qui signifie qu’il existait au moins une zone habitable sur Mars, il y a environ 4 milliards d’années.

Depuis, la Nasa a envoyé sur Mars un rover plus grand et mieux équipé, Curiosity, qui s’est posé en août 2012 sur le cratère Gale, à 8000 kilomètres du site d’atterrissage d’Opportunity. Curiosity a découvert les traces d’un lac asséché qui aurait pu, lui aussi, abriter des êtres vivants, mais des centaines de millions d’années plus tard que le site repéré par Opportunity (voir Samedi-sciences du 14 décembre 2013).

La revue Science célèbre cette décennie d’exploration martienne en publiant une série d’articles qui décrivent les découvertes des deux rovers. Dans le cas d’Opportunity, la chance a joué un grand rôle. A l’origine, le robot, et son jumeau Spirit, qui s’est posé sur Mars trois semaines plus tôt, étaient conçu pour fonctionner pendant 90 jours martiens, soit environ sept semaines. Spirit s’est enlisé dans une zone de sol mou en avril 2009, et ses communications avec la Nasa se sont définitivement interrompues le 22 mars 2010.

Opportunity, pour sa part, a continué de rouler vaillamment dans la plaine riche en sulfate de Meridiani Planum. En août 2011, il a atteint un lieu appelé Endeavour, un cratère de 22 kilomètres de diamètre creusé par l’impact d’une météorite, il y a 4 milliards d’années environ. Après avoir exploré une partie du bord du cratère, Opportunity est reparti vers le sud. Jusqu’à ce que le chercheur qui étudie les résultats de la mission, Raymond Arvidson, se mette a examiner de près certaines images du satellite Mars Reconnaissance Orbiter. Géologue à l’université de Washington à Saint Louis, Missouri, où se trouve un laboratoire de la Nasa, Arvidson a pu obtenir des images à haute résolution de la zone arpentée par Opportunity. Et il a remarqué un détail intéressant : des rochers riche en argile se trouvaient tout près de l’emplacement du rover. Or, l’argile se forme dans un environnement aqueux.

Opportunity a reçu aussitôt l’ordre de tourner sur sa droite pour explorer l’affleurement rocheux. Il a effectué des prélèvements, et l’analyse chimique a montré la présence d’un minéral argileux, la smectite, riche en aluminium. Ce minéral est associé à un environnement aqueux et peu acide, voire presque neutre. La couche rocheuse qui contient cette smectite se trouve en-dessous de roches qui ont été projetée par l’impact qui a créé le cratère Endeavour. Elle a donc dû se former avant l’impact, et remonte au tout début de l’histoire martienne. Autrement dit, la zone repérée par Opportunity devait constituer, il y a environ quatre milliards d’années, un environnement aqueux et peu acide, propice à l’existence d’organismes vivants. Après l’impact de la météorite, le milieu est devenu plus acide et moins favorable à la vie.

Bord est du cratère Endeavour, exploré par Opportunity © Nasa Bord est du cratère Endeavour, exploré par Opportunity © Nasa

Les données recueillies par Curiosity indiquent aussi la présence d’un environnement habitable, mais dans un tout autre endroit de la planète rouge et à une époque plus tardive. Fin 2012, Curiosity a commencé à explorer un site appelée Yellowknife Bay, à 500 mètres de son point d’atterrissage dans le cratère Gale. Curiosity a effectué deux forages qui ont permis d’obtenir deux échantillons de la roche martienne. Leur composition chimique a été analysée à l’aide des instruments embarqués sur le robot. Les deux échantillons sont constitués de « mudstone », de la boue sédimentaire qui a pu se former au fond d’un ancien lac. Ils contiennent de l’argile et leurs caractéristiques sont compatibles avec un environnement aqueux, pas trop acide (pH neutre) et contenant du fer et du soufre. Cette roche ressemble à celle des environnements lacustres apparus sur notre planète au début de son histoire.

Autrement dit, l’hypothèse plausible est que le site de Yellowknife Bay corresponde au fond d’un ancien lac. La boue sédimentaire contient de la matière organique, mais celle-ci pourrait avoir été déposée par des météorites et n’est donc pas forcément d’origine martienne. Le site est plus récent que celui d’Endeavour, et serait daté d’environ 3,7 milliards d’années. Théoriquement, ce site aurait pu être habitable par des micro-organismes tirant leur énergie de réactions chimiques entre les composés minéraux du sédiment.

Il y a donc au moins deux régions de Mars qui auraient pu être habitées. Qui plus est, elles sont éloignées l’une de l’autre, n’ont pas la même géologie, et correspondent à des époques distinctes, séparées de plusieurs centaines de millions d’années.

Rover couvert de poussière martienne © Nasa Rover couvert de poussière martienne © Nasa

« Ces résultats démontrent que Mars était habitable au début de son histoire, mais cela ne signifie pas qu’elle était effectivement habitée, écrit dans Science le géologue John Grotzinger,l’un des scientifiques associés au programme d’exploration de Mars de la Nasa. Même pour la Terre, cela a été un formidable défi de prouver que la vie microbienne existait il y a des milliards d’années – et cette découverte n’a été faite qu’un siècle après avoir été prévue par Darwin, grâce à l’identification de microfossiles préservés dans la silice. » Curiosity et Opportunity ont peut-être fait le plus facile. Il faut maintenant trouver un matériau susceptible de préserver des structures cellulaires, ce qui pourrait faire l’objet d’une future mission sur Mars.

En attendant, Opportunity roule toujours, en quête de nouvelles découvertes prometteuses. Dernière surprise : un caillou est apparu subitement devant le rover, probablement projeté par les roues de l’engin. Les scientifiques l’ont surnommé « jelly doughnut », car son aspect fait penser à un beignet à la gelée. Sa composition n’est pas encore connue, mais l’apparition d’un gâteau à l’occasion du dixième anniversaire d’Opportunity est de circonstance.

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