Cette paire de dessins représente le même emplacement au cratère Gale à deux moments précis :maintenant et il y a des milliards d'années. L'eau se déplaçant sous le sol, ainsi que l'eau au-dessus de la surface dans les rivières et les lacs anciens, fourni des conditions favorables à la vie microbienne, si Mars a déjà hébergé la vie. Crédit :NASA/JPL-Caltech
Le rover Curiosity de la NASA gravit une montagne martienne en couches et trouve des preuves de la façon dont les anciens lacs et les environnements souterrains humides ont changé, il y a des milliards d'années, créant des environnements chimiques plus diversifiés qui affectaient leur aptitude à la vie microbienne.
Hématite, les minéraux argileux et le bore font partie des ingrédients les plus abondants dans les couches plus en amont, par rapport à inférieur, couches plus anciennes examinées plus tôt dans la mission. Les scientifiques discutent de ce que ces variations et d'autres disent sur les conditions dans lesquelles les sédiments ont été initialement déposés, et sur la façon dont les eaux souterraines se déplaçant plus tard à travers les couches accumulées ont modifié et transporté les ingrédients.
Les effets de ce mouvement des eaux souterraines sont plus évidents dans les veines minérales. Les veines se sont formées là où les fissures dans les couches étaient remplies de produits chimiques qui avaient été dissous dans les eaux souterraines. L'eau avec son contenu dissous a également interagi avec la matrice rocheuse entourant les veines, modifier la chimie à la fois dans la roche et dans l'eau.
"Il y a tellement de variabilité dans la composition à différentes altitudes, nous avons touché un jackpot, " a déclaré John Grotzinger, de Caltech à Pasadena, Californie. Lui et d'autres membres de l'équipe scientifique de Curiosity ont présenté une mise à jour sur la mission mardi, 13 décembre à San Francisco lors de la réunion d'automne de l'American Geophysical Union. Alors que le rover examine plus haut, couches plus jeunes, les chercheurs sont impressionnés par la complexité des milieux lacustres lors du dépôt des sédiments argileux, et aussi la complexité des interactions avec les eaux souterraines après l'enfouissement des sédiments.
« Réacteur chimique »
"Un bassin sédimentaire comme celui-ci est un réacteur chimique, " dit Grotzinger. " Les éléments se réarrangent. De nouveaux minéraux se forment et les anciens se dissolvent. Les électrons sont redistribués. Sur Terre, ces réactions soutiennent la vie."
Deux façons possibles pour le bore d'entrer dans les veines du mont Sharp. Crédit :NASA
On ignore encore si la vie martienne a jamais existé. Aucune preuve convaincante n'a été trouvée. Lorsque Curiosity a atterri dans le cratère Gale de Mars en 2012, l'objectif principal de la mission était de déterminer si la région a jamais offert un environnement favorable aux microbes.
Le principal attrait du cratère pour les scientifiques est la stratification géologique exposée dans la partie inférieure de son monticule central, Mont Sharp. Ces expositions offrent un accès à des roches qui détiennent un record des conditions environnementales de nombreuses étapes de l'histoire martienne ancienne, chaque couche plus jeune que celle en dessous. La mission a réussi sa première année, constatant qu'un ancien environnement lacustre martien contenait tous les ingrédients chimiques clés nécessaires à la vie, plus l'énergie chimique disponible pour la vie. Maintenant, le rover monte plus bas sur le mont Sharp pour étudier comment les anciennes conditions environnementales ont changé au fil du temps.
"Nous sommes bien dans les couches qui ont été la principale raison pour laquelle le cratère Gale a été choisi comme site d'atterrissage, " a déclaré Joy Crisp, scientifique adjointe du projet Curiosity du Jet Propulsion Laboratory de la NASA, à Pasadena, Californie. « Nous utilisons maintenant une stratégie consistant à forer des échantillons à intervalles réguliers pendant que le rover gravit le mont Sharp. Auparavant, nous avons choisi des cibles de forage en fonction des caractéristiques particulières de chaque site. Maintenant que nous roulons en continu à travers l'épaisse couche basale de la montagne, une série de trous de forage construira une image complète."
Quatre sites de forage récents, de "Oudam" en juin dernier à "Sebina" en octobre, sont chacun espacés d'environ 80 pieds (environ 25 mètres) en élévation. Ce modèle en montée permet à l'équipe scientifique d'échantillonner des couches de plus en plus jeunes qui révèlent l'histoire environnementale ancienne du mont Sharp.
Environnements changeants
Un indice de l'évolution des conditions anciennes est l'hématite minérale. Il a remplacé la magnétite moins oxydée comme oxyde de fer dominant dans les roches Curiosity a récemment foré, par rapport au site où Curiosity a découvert pour la première fois les sédiments du fond du lac. "Les deux échantillons sont du mudstone déposé au fond d'un lac, mais l'hématite peut suggérer des conditions plus chaudes, ou plus d'interaction entre l'atmosphère et les sédiments, " a déclaré Thomas Bristow du Centre de recherche Ames de la NASA, Champ de Moffett, Californie. Il aide à faire fonctionner l'instrument de laboratoire de chimie et minéralogie (CheMin) à l'intérieur du rover, qui identifie les minéraux dans les échantillons collectés.
Bore, Sodium et Chlore dans la Veine Minérale 'Diyogha, ' Mars. Crédit :NASA
La réactivité chimique se produit sur un gradient de force des ingrédients chimiques lors du don ou de la réception d'électrons. Le transfert d'électrons dû à ce gradient peut fournir de l'énergie pour la vie. Une augmentation de l'hématite par rapport à la magnétite indique un changement environnemental dans la direction de traction plus forte des électrons, provoquant une plus grande oxydation du fer.
Un autre ingrédient en augmentation dans les mesures récentes de Curiosity est l'élément bore, que l'instrument de chimie et de caméra à tir laser (ChemCam) du rover a détecté dans les veines minérales qui sont principalement du sulfate de calcium. "Aucune mission antérieure n'a détecté de bore sur Mars, " a déclaré Patrick Gasda du Laboratoire national de Los Alamos du département américain de l'Énergie, Los Alamos, Nouveau Mexique. "Nous constatons une forte augmentation du bore dans les cibles filoniennes inspectées au cours des derniers mois." L'instrument est assez sensible; même au niveau augmenté, le bore ne représente qu'environ un dixième d'un pour cent de la composition de la roche.
« Système dynamique »
Le bore est connu pour être associé à des sites arides où une grande partie de l'eau s'est évaporée - pensez au borax que les équipes de mulets transportaient autrefois de la Vallée de la Mort. Cependant, les implications environnementales de la faible quantité de bore trouvée par Curiosity sont moins évidentes que pour l'augmentation de l'hématite.
Les scientifiques envisagent au moins deux possibilités pour la source de bore que les eaux souterraines ont laissé dans les veines. Peut-être que l'évaporation d'un lac a formé un dépôt contenant du bore dans une couche sus-jacente, pas encore atteint par Curiosity, puis l'eau a ensuite redissous le bore et l'a transporté à travers un réseau de fractures dans des couches plus anciennes, où il s'est accumulé avec des minéraux filoniens remplissant les fractures. Ou peut-être des changements dans la chimie des gisements argileux, comme en témoigne l'augmentation de l'hématite, affecté la façon dont les eaux souterraines ramassaient et libéraient du bore dans les sédiments locaux.
"Les variations de ces minéraux et éléments indiquent un système dynamique, " a déclaré Grotzinger. "Ils interagissent avec les eaux souterraines ainsi qu'avec les eaux de surface. L'eau influence la chimie des argiles, mais la composition de l'eau change aussi. Nous voyons une complexité chimique indiquant une longue, histoire interactive avec l'eau. Plus la chimie est compliquée, mieux c'est pour l'habitabilité. Le bore, l'hématite et les minéraux argileux soulignent la mobilité des éléments et des électrons, et c'est bon pour la vie."
