SPIRIT ET OPPORTUNITY: FOLLOW THE WATER
Cela fait 11 mois que les deux rovers géologues de la mission Mer explorent des régions proches de l'équateur martien, à la recherche d'indices flagrants d'une présence durable d' eau liquide ayant affecté les roches. La mission, d'un coût de 800 millions de dollars, a sucité un engouement très fort auprès du public américain, voire mondial, comme en témoigent les millions de clics enregistrés sur le site web du JPL les premiers jours après l'arrivée en janvier dernier.
image de western martien !
Les robots ont été conçus initialement par le Jet Propulsion Laboratory pour durer 3 mois et parcourir 200 m, mais finalement on en était fin octobre à 1,6 km pour Opportunity et 3,6 km pour Spirit , ce qui prouve que les ingénieurs de la NASA savent construire solide ! Ils sont alimentés par des panneaux solaires qui sont recouverts en partie au fil des jours par une mince couche de poussière, ce qui diminue l'énergie reçue par Spirit (400 W contre 900 au début), d'autant que l'on est entré dans l'hiver martien. Pourtant étrangement Opportunity garde toute son énergie nominale !
Le pilotage des rovers est assuré par un système semi-automatique complexe : les contrôleurs du JPL qui travaillent en équipe à l'heure martienne "pilotent" les robots en leur donnant des ordres à distance en fonction des images reçues par la caméra panoramique qui permettent de modéliser le terrain en 3D sur informatique, mais l'astromobile dispose de sa propre autonomie. Grâce aux rôle des navcams (caméras de navigation), le logiciel embarqué repère les obstacles éventuels et peut stopper le rover en cas de risque.Sur des distances plus longues, l'IA peut décider toute seule du meilleur chemin pour effectuer un parcours demandé ou encore s'arrêter pour demander des ordres.
Spirit au travail sur "Adirondack".La mission MER innove donc considérablement par rapport au petit robot Sojourner de Pathfinder qui en 1997 n'a pu faire que quelques tours de chenilles entièrement guidés... Ceci grâce à l'application des progrès informatiques à la conduite d'un robot à une distance de 220 à 300 millions de km de la Terre !
Rappelons qu'outre des cameras dans le domaine du visible (Pan Cam) et de l'infrarouge (mini-TES), les robots de 185 kg chacun (contre seulement 11 kg pour leur grand frère, le petit Sojourner de la mission Pathfinder en 1997) sont équipés d'une panoplie d'instruments in-situ sur le bras articulé : spectromètres APXS pour déterminer la composition chimique des roches par leurs radiations et Mössbauer pour mesurer les abondances en métaux, un microscope, des cibles magnétiques et une fraise (le RAT) pour raboter les roches sur 5 mm pour analyser leur composition interne et dégager la couche de poussières avant les analyses...
Le bras robotisé de Spirit et tous ses instruments d'analyses
Le site de Spirit qui s'est posé le 4 janvier 2004 dans le cratère Gusev situé à 15°de latitude Sud, a été choisi par une géologue française qui travaille pour la NASA (Ames center), Nathalie Cabrol, car il pourrait être un ancien lac de cratère situé près de l'embouchure d'une vallée de débacle (Ma'adim) nettement visible sur les images de la sonde Mars Global Surveyor et les scientifiques espéraient y trouver des roches sédimentaires.
Le site d'Opportunity, arrivé le 25 janvier, est une plaine baptisée Terra Meridiani et choisie pour sa forte teneur en hématite (un oxyde de fer qui ne se forme qu'en présence d'eau) révélée par les analyses de l'autre sonde de la Nasa en orbite autour de Mars, Mars Odyssey.
Les séquences de l'"atterrissage"
Après une arrivée impeccable, les deux rovers ont eu des succès inégaux dans leur quête :
Spirit a conu une avarie majeure à cause d'un bug informatique au 18° jour de sa mission (satutation de sa mémoire flash) mais les informaticiens du JPL ont prouvé leur maitrise technique en reprogrammant l'ordinateur du rover à distance !
Malheureusement Spirit n'a trouvé que des roches volcaniques (basaltes avec présence d'olivine) pendant plusieurs mois, ce qui a provoqué une crise dans l'équipe scientifique du JPL au printemps après l'analyse infructueuse du cratère Bonneville, et le choix de lancer le robot vers les Columbia Hills dans un périple de plus de 3 km (record battu : +100 m dans un sol, une journée martienne).
Trajet de Spirit jusqu'au cratère "Bonneville"vu par la sonde MGS en orbite !
En effet les scientifiques estiment maintenant qu'il y a bien eu de l'eau à une époque dans le cratère Gusev, mais que son histoire géologique est plus complexe que prévue. Les roches anciennes du cratère Gusev auraient pu être recouvertes par des cendres lors d'éruptions récentes du volcan Apollinaris Patera situé juste au Nord, et ils se sont basés sur des images infrarouges des sondes en orbite qui révèlent des roches affleurantes beaucoup plus chaudes la nuit sur les collines proches.
Celles-ci ont été atteintes dès le sol 155 et très vite l'analyse du rocher Clovis a fait apparaitre de fortes concentrations de sels de soufre, de chlore et de bronze, minéraux qui ne se forment qu'avec l'action de l'eau liquide. De même l'analyse de roches d'aspect "rongé" comme Pot of gold suggère une érosion par l'eau mélangée à du soufre.
Pot of Gold
Plus récemment l'analyse de roches stratifiées (Tetl, Uchben) semble révéler des couches de cendres volcaniques altérées par l'eau. Le plus difficile pour les équipes scientifiques , c'est de faire la part des rôles respectifs du volcanisme, du vent et de l'eau dans la formation des roches. Aujourd'hui Spirit a entrepris de grimper les collines malgré quelques problèmes avec une de ses roues (l'anomalie détectée au niveau des freins semble réglée, il s'agissait d'un défaut de capteur) pour se diriger vers une étendue blanchâtre qui pourrait être constituée d' évaporites, c'est à dire de dépôts de sels !
Opportunity a été plus chanceux en retombant "comme une bille dans un bol" au coeur du cratère Eagle : les premières images reçues par les scientifiques ont montré des strates affleurantes, les premières roches sédimentaires jamais trouvées sur Mars présentant elles-aussi des traces de minéraux et en particulier de jarosite, un sulfate de fer hydraté caractéristique des argiles, ainsi que du brome et du chlore et des minéraux riches en soufre (jusqu'à 47 % de sels de soufre sur la roche "Guadalupe")...
Oppy analyse les strates du cratère Eagle
poussièreux ( "magic carpet")
et par la présence sur le sol et dans les affleurements de nombreuses sphérules pleines de 2 à 3 mm ou "myrtilles " d'hématite (un oxyde de fer), dont l'origine peut s'expliquer par plusieurs pistes (certaines même biologiques comme sur Terre !) :
Comme des myrtilles sur un "muffin" !
Selon Nicolas Mangold, géologue associé à la mission Mars Express, "ces sphères sont trop nombreuses dans les strates pour qu'elles soient le résultat d'un impact météoritique. Elles ne sont sans doute pas non plus d'origine volcanique ou éolienne : leur répartition est trop uniforme. Elles font plutôt penser à des concrétions, à des sédiments aqueux."
Des concrétions d'hématite résultant de l'action de l'eau
La caméra microscopique d'opportunity observe aussi sur certaines des roches (El Capitan, Guadalupe) des pseudomorphoses, c'est à dire des petites cavités ("vugs") en forme d'aiguilles qui ont pu être formées par des cristaux développés puis dissous lors du passage de l'eau dans la roche.
Pseudomorphoses sur "El capitan"
Ce faisceau de preuves permet à la Nasa d'annoncer lors d'une conférence de presse le 2 mars qu'Opportunity a trouvé de forts indices de présence d'une mer salée ancienne et durable dans Terra Meridiani.
Cet été, Opportunity est descendu malgré les risques de dérapage (pente de 25 ° alors que les tests au JPL ont révélé qu'il pouvait supporter juqu'à 28°) dans le grand cratère Endurance pour en étudier les couches rocheuses.
"Burns Cliff", un des bords du cratère Endurance
On estime que ce cratère d'impact semblable au "météor crater " en Arizona a été le siège d'une sédimentation calme et lente qui aurait donné naissance aux strates sédimentaires d'argiles comme au fond d'un lac. L'analyse de plusieurs zones rocheuses présentant des craquelures (Escher, Wopmay)
"Wopmay",
une roche craquelée par le gel de l'eau ?
donne une forte présomption de présence d'eau qui aurait fait éclater ces roches (gel ?) après la formation du cratère. Le robot est actuellement en train d'étudier l'affleurement surnommé "burns cliff" mais à distance car il a tendance à déraper et devra retourner sur ses traces pour sortir du cratère Endurance par son chemin d'origine.
Le cratère Endurance et ses dunes au centre
Il doit en ressortir dans les prochains jours pour prendre une vue 3D à 360 ° du cratère et étudier son bouclier thermique qui est retombé non loin et peut apprendre beaucoup aux ingénieurs pour les prochaines missions au sujet des contraintes subies pendant la rentrée atmosphérique.
"Viking orbiter"
vue par la caméra de Spirit, la sonde qui servit de relai aux deux stations posées sur Mars en 1976 : une trace archéologique des activités passées de l'homme sur Mars !
Fin octobre, les rovers avaient pris à eux deux plus de 50 000 images soit 7 fois plus que les sondes Vikings en leur temps ! Il ont l'air de bien supporter l'hiver martien et la baisse d'ensoleillement qui aurait pu affecter leur alimentation électrique : prévu pour une mission de 90 sols à l'origine, les deux rovers ont déjà effectué 3 fois plus !
La mission a déjà été prolongée de 6 mois par la NASA (2°extension commencée le 1er Octobre), laquelle a cependant réduit les équipes.
Certes les résultats obtenus par les deux rovers sont partiels et demandent encore des analyses complémentaires pour permettre aux scientifiques d'échafauder des hypothèses qui tiennent la route sur le rôle exact de l'eau dans la formation des plus anciennes roches martiennes. On peut objecter que les traces de sédiments sont faibles ailleurs que dans Terra Meridiani et qu'on n'a pas trouvé beaucoup de carbonates notamment, ce qui tendrait à prouver que les mers primitives sur Mars étaient très acides avec beaucoup de sufates provenant du volcanisme actif à l'époque.
La preuve d'un fort courant dans les strates du cratère Eagle
Le vendredi 3 décembre 2004 est paru dans la prestigieuse revue "Science" la synthèse des travaux des scientifiques qui ont travaillé sous la direction de Steve Squyres sur les découvertes d'Opportunity. Comme l'altération, l'évaporation, la sédimentation,sont des processus géologiques qui prennent du temps, ils concluent à une présence d'eau liquide durable, mais intermittente sur Terra Meridiani. Les caractéristiques des roches citées plus haut suggèrent que l'eau est venue et repartie à plusieurs reprises, suivant les cycles d'assèchement/réhydratation des lacs de certains déserts terrestres... Ces fluctuations ainsi que la probable forte acidité et salinité des eaux ont pu poser des défis à la vie, mais pas forcément insurmontables selon les chercheurs. D'après eux, le type de roches (argiles et évaporites) de Terra Meridiani est même propice à la préservation de fossiles !
Reste à savoir si des formes de vie primitives ont pu s'y développer, mais pour cela il faudra bien d'autres missions... robotisées avec retour d'échantillons mais aussi humaines !