La mission Mars Sample Return est l’une des missions les plus ambitieuses jamais conçues. Bien que les échantillons ne soient pas renvoyés sur Terre avant 2033 au plus tôt, le Perseverance Rover est en train de les collecter en ce moment. Idéalement, Persévérance pourrait rassembler autant d’échantillons que nous le souhaitons et les renvoyer tous sur Terre. Mais bien sûr, ce n’est pas possible.
Il y a des limites, et cela signifie que choisir les échantillons à retourner sur Terre est une tâche extrêmement critique.
Les scientifiques ont fait d’énormes progrès en reconstituant l’histoire de Mars. Grâce à des orbiteurs comme le Mars Reconnaissance Orbiter, et surtout à des rovers comme Spirit, Opportunity, Curiosity et Perseverance, les scientifiques savent que l’eau liquide coulait autrefois à la surface de la planète. Mais combien de temps a-t-il coulé et si la planète a jamais soutenu la vie grâce à toute cette eau sont deux questions sans réponse.
Les échantillons que Persévérance collecte pourraient répondre à ces questions. Mais pour que cela se produise, le rover doit rassembler les bons échantillons. Comment ces décisions sont-elles prises ?
Le meilleur scénario consiste à rassembler les échantillons les plus riches en informations qui peuvent clairement répondre aux questions les plus pertinentes des scientifiques. Mais il y a des limites du côté pratique. La persévérance n’a pas une mobilité illimitée et une portée illimitée. Des compromis doivent être faits, et c’est là que les décisions difficiles doivent être prises.
Les scientifiques n’ont pas à attendre les échantillons de Perseverance avant de pouvoir étudier les roches martiennes. Lorsque des impacteurs suffisamment puissants ont frappé Mars, ils ont envoyé des éjectas au-dessus de la surface. La gravité de Mars est nettement inférieure à celle de la Terre, de sorte que certains des éjectas ont atteint leur vitesse de fuite et ont été projetés dans l’espace. Une partie a fait son chemin vers la Terre, a survécu à la rentrée et a été récupérée. Il y a plus de 270 météorites martiennes, et elles ont beaucoup parlé aux scientifiques. Mais ils ont leurs limites. Ils viennent d’un Mars plus jeune et ne disent pas grand-chose aux scientifiques en termes d’image plus large de l’histoire martienne.
Aucune des météorites n’est une roche sédimentaire. Et lorsque vous essayez de comprendre l’ancienne eau, le climat et l’ancienne habitabilité potentielle de Mars, les roches sédimentaires devraient contenir des indices importants. Les scientifiques aimeraient mettre la main dessus.
La persévérance a comblé ce manque à gagner. En atterrissant dans le Jezero Crater, un ancien paléolac, le rover a largement accès aux roches sédimentaires, dont certaines proviennent d’un delta de rivière. La mission Persévérance a été conçue, au moins en partie, pour accéder à des roches sédimentaires qui pourraient contenir des preuves fossilisées de la vie ancienne.
Chris Herd est un « scientifique du retour d’échantillons » à l’Université de l’Alberta. Il est professeur au Département des sciences de la Terre et de l’atmosphère à l’Université de l’Alberta et conservateur de la collection de météorites de l’Université. Herd est également membre d’un groupe de scientifiques chargés de sélectionner les échantillons de Persévérance qui seront renvoyés sur Terre.
“Ceux-ci sont encore plus intéressants du point de vue de la biologie ancienne”, a déclaré Herd à propos des échantillons de roches sédimentaires. “C’est la raison pour laquelle nous sommes allés sur ce site d’atterrissage parce que les roches ont été déposées par de l’eau liquide il y a environ trois milliards et demi d’années et pourraient conserver des preuves de la vie ancienne.”
Le rover a également collecté des échantillons de roche ignée, que les scientifiques peuvent comparer aux météorites martiennes. Ensemble, ils peuvent aider à construire une image plus complète de l’histoire géologique de la planète.
Persévérance a rassemblé environ la moitié de ses échantillons jusqu’à présent. Au fur et à mesure que le rover s’éloigne du cratère Jezero, il continuera à en rassembler davantage. Ainsi, bien que le cratère Jezero soit un site d’échantillonnage important, la région au-dessus est également importante. L’eau qui coule sur Mars a livré des matériaux à ces sites, donc les échantillonner profite de la façon dont la nature a livré une plus grande variété de matériaux dans la région.
“Chacun de ces 15 ou 16 échantillons pourrait être unique et représenter une plus grande gamme d’âges et de types de roches que ce que nous avons vu à l’intérieur du cratère”, a déclaré Herd.
En termes d’échantillonnage, la mission est divisée en campagnes plus petites, et chaque campagne cible trois à cinq échantillons. Mais le rover fait plus que collecter des échantillons. Il recueille également des données détaillées sur chaque site d’échantillonnage, y compris la composition des roches et les détails du site environnant.
Alors que Persévérance vaque à ses occupations, les scientifiques doivent décider quels échantillons conserver pour le retour sur Terre. Après chaque opération de forage, les scientifiques de l’échantillon rédigent un rapport détaillé. Les rapports contiennent “tout, de la vue cartographique à l’affleurement, en passant par les détails de ce que nous avons appris sur la roche au fur et à mesure que nous l’échantillonnons”, a expliqué Herd. Ces rapports aident à décider quels échantillons seront renvoyés sur Terre. Les places sont limitées et seuls les échantillons VIP feront le voyage.
Les échantillons ne sont pas grands. Chacun ne pèse qu’environ 10 grammes. Mais cela devrait suffire à faire avancer la science. La capacité des scientifiques à étudier des échantillons et à extraire des informations est formidable, grâce à une technologie moderne et à des méthodes innovantes.
“Il existe des moyens d’analyser un échantillon qui nous donne des détails incroyables sur le moment où la roche s’est formée, comment elle a été modifiée, s’il y a de la matière organique qui pourrait être une preuve de vie”, explique Herd. “Il y a une foule de choses que nous pouvons dire à partir de petites quantités.” Le vaisseau spatial japonais Hayabusa 2, par exemple, n’a collecté que cinq grammes de poussière de l’astéroïde Ryugu. Mais l’échantillon était suffisant pour montrer aux scientifiques que l’astéroïde avait un riche complément de molécules organiques.
L’un des sites que Perseverance visitera en quittant Jezero Behind s’appelle «l’unité curviligne». C’est un ancien banc de sable martien fait de sédiments déposés dans le coude d’une rivière qui se jette dans le cratère de Jezero. L’emplacement donnera aux scientifiques un aperçu des affleurements de mudstone et de grès. Visiter cette région augmente également la portée de Persévérance car elle contient des preuves de processus géologiques bien à l’extérieur du cratère de Jezero.
Alors que pour la plupart d’entre nous, la collecte d’échantillons et le travail du rover lui-même attirent notre attention, il y a beaucoup de travail derrière la sécurisation de ces échantillons et la préservation de leur valeur scientifique. La contamination est interdite et des procédures sont en place pour établir la vigilance.
“Nous devons bien faire les choses, car cela répond à une énorme question.”
Chris Herd, Université de l’Alberta
“Nous devons faire beaucoup pour nous assurer de ne pas contaminer les échantillons avec des signatures de vie de la Terre et d’interpréter à tort cette signature comme de la vie sur Mars”, déclare Herd. Cela peut impliquer la construction d’une installation entièrement nouvelle, dit Herd, car aucune installation existante n’a été construite avec cette mission à l’esprit et avec tant d’enjeux. Il y a aussi le petit risque que quelque chose de Mars puisse contaminer la Terre. Cela pourrait tellement brouiller les eaux scientifiques que cela transformerait tout en un gros gâchis. Et il faudrait beaucoup de temps avant d’avoir une autre chance d’avoir des échantillons martiens. “Nous devons bien faire les choses”, dit-il, “car cela répond à une énorme question.”
Les échantillons pourraient-ils contenir non seulement des preuves de la vie ancienne sur Mars, mais un possible échantillon de vie simple qui existe là-bas aujourd’hui ? Personne ne parierait là-dessus, mais il est difficile d’affirmer que ce n’est pas au moins une possibilité. “Il y a toujours une probabilité non nulle qu’il y ait une vie existante qui ait réussi à survivre sur Mars”, ajoute Herd.
Pour le reste d’entre nous, la perspective d’obtenir des échantillons martiens dans des laboratoires terrestres et de les étudier jusqu’à ce qu’ils aient révélé tous leurs secrets est non seulement excitante mais peut-être époustouflante, en fonction des résultats éventuels. Alors que nous réfléchissions à l’habitabilité de l’ancienne Mars et que nous suivions les preuves accumulées montrant que la planète était chaude et humide, la perspective de la vie là-bas s’est accentuée. Des preuves irréfutables de la vie sur Mars changeraient beaucoup pour l’humanité, bien que beaucoup somnambuleraient probablement à travers la découverte.
Mais pour Herd, même faire partie de cette mission révolutionnaire est déterminant pour sa carrière. “C’est absolument phénoménal pour moi d’être impliqué dans une mission aussi énorme, où nous pouvons explorer et obtenir des informations sur les roches et la géologie tout en échantillonnant et en espérant rapporter ces échantillons”, déclare Herd. “C’est ce qui distingue cette mission.”
