Une équipe internationale de scientifiques a créé un petit laboratoire de chimie pour un rover qui percera sous la surface martienne à la recherche de signes de vie passée ou présente. Le laboratoire de la taille d'un four grille-pain, appelé Mars Organic Molecule Analyzer ou MOMA, est un instrument clé sur l'ExoMars Rover, une mission conjointe entre l'Agence spatiale européenne et l'agence spatiale russe Roscosmos, avec une contribution significative au MOMA de la NASA. Il sera lancé vers la planète rouge en juillet 2020.

"Le forage de deux mètres de profondeur de l'ExoMars Rover fournira au MOMA des échantillons uniques pouvant contenir des composés organiques complexes préservés d'une époque ancienne, quand la vie aurait pu commencer sur Mars, " a déclaré Will Brinckerhoff, scientifique du projet MOMA, du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland.

Bien que la surface de Mars soit inhospitalière aux formes de vie connues aujourd'hui, il est prouvé que dans un passé lointain, le climat martien a permis la présence d'eau liquide - un ingrédient essentiel à la vie - à la surface. Cette preuve comprend des caractéristiques qui ressemblent à des lits de rivière asséchés et à des gisements minéraux qui ne se forment qu'en présence d'eau liquide. La NASA a envoyé des rovers sur Mars qui ont trouvé des signes supplémentaires d'environnements habitables passés, tels que les rovers Opportunity et Curiosity, tous deux explorant actuellement le terrain martien.

L'instrument MOMA sera capable de détecter une grande variété de molécules organiques. Les composés organiques sont généralement associés à la vie, bien qu'ils puissent également être créés par des processus non biologiques. Les molécules organiques contiennent du carbone et de l'hydrogène, et peut inclure de l'oxygène, azote, et d'autres éléments. Pour trouver ces molécules sur Mars, l'équipe du MOMA a dû prendre des instruments qui occuperaient normalement quelques établis dans un laboratoire de chimie et les réduire à environ la taille d'un four grille-pain afin qu'ils soient pratiques à installer sur un rover.

Bien que l'instrument soit complexe, MOMA est construit autour d'un seul, très petit spectromètre de masse qui sépare les atomes chargés et les molécules en masse. Le processus de base pour trouver des composés organiques martiens peut se résumer en deux étapes :séparer les molécules organiques des roches et sédiments martiens et leur donner une charge électrique (ionisée) afin qu'elles puissent être détectées et identifiées par le spectromètre de masse. MOMA dispose de deux méthodes pour distinguer autant de types différents de molécules organiques que possible. La première méthode utilise un four pour chauffer un échantillon. Ce processus de cuisson vaporise les molécules organiques et les envoie dans une fine colonne qui sépare les mélanges de composés en leurs constituants individuels. Les composés passent séquentiellement dans le spectromètre de masse, où ils reçoivent une charge électrique et sont triés par masse à l'aide de champs électriques. Chaque type de molécule a un ensemble de rapports masse/charge électrique distincts. Le spectromètre de masse utilise ce modèle appelé spectre de masse pour identifier les molécules.

Certaines molécules organiques plus grosses sont fragiles et se briseraient lors de la vaporisation à haute température dans le four, MOMA a donc une deuxième méthode pour les trouver :il zape l'échantillon avec un laser. Étant donné qu'une simple rafale de lumière laser est utilisée, il vaporise certains types de molécules organiques plus grosses sans les séparer totalement. Le laser donne également à ces molécules une charge électrique, ils sont donc envoyés directement de l'échantillon au spectromètre de masse pour être triés et identifiés.

Certaines molécules organiques ont une propriété qui pourrait potentiellement être utilisée comme un indice fort qu'elles ont été créées par la vie :leur maniabilité, ou la chiralité. Certaines molécules organiques utilisées par la vie se présentent sous deux variétés qui sont des images miroir l'une de l'autre, comme tes mains. Sur Terre, la vie utilise tous les acides aminés gauchers et tous les sucres droitiers pour construire des molécules plus grosses nécessaires à la vie, comme les protéines des acides aminés et l'ADN des sucres. La vie basée sur les acides aminés droitiers (et les sucres gauchers) pourrait fonctionner, mais un mélange de droitiers et de gauchers pour l'un ou l'autre ne le fera pas. C'est parce que ces molécules doivent se réunir avec la bonne orientation, comme des pièces de puzzle, construire d'autres molécules nécessaires au fonctionnement de la vie.

MOMA est capable de détecter la chiralité des molécules organiques. S'il trouve qu'une molécule organique est principalement de la variété gauche ou droite (appelée "homochiralité") qui peut être la preuve que la vie a produit les molécules, puisque les processus non biologiques ont tendance à faire un mélange égal de variétés. C'est ce qu'on appelle une biosignature.

Les rovers martiens sont confrontés à un autre défi lorsqu'ils recherchent des preuves de vie :la contamination. La Terre est saturée de vie, et les scientifiques doivent faire très attention à ce que la matière organique qu'ils détectent ne soit pas simplement transportée par l'instrument depuis la Terre. Pour s'en assurer, l'équipe du MOMA a pris grand soin de s'assurer que l'instrument soit le plus exempt possible de molécules terrestres signatures de la vie.

Le rover ExoMars sera le premier à explorer profondément sous la surface, avec une perceuse capable de prélever des échantillons jusqu'à deux mètres de profondeur (plus de six pieds). Ceci est important car l'atmosphère mince et le champ magnétique irrégulier de Mars offrent une protection insuffisante contre le rayonnement spatial, qui peut détruire progressivement les molécules organiques laissées à nu en surface. Cependant, Les sédiments martiens sont un bouclier efficace, et l'équipe s'attend à trouver de plus grandes abondances de molécules organiques dans des échantillons sous la surface.

La NASA Goddard développe le spectromètre de masse et les boîtiers électroniques pour le MOMA, tandis que le LATMOS (Laboratoire des Atmosphères, Environnements, et observations spatiales), Guyancourt, France et Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques (LISA ou Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques) Paris, La France, faire le chromatographe en phase gazeuse de MOMA, et l'Institut Max Plank pour la recherche sur le système solaire, Göttingen, Allemagne et Laser Zentrum Hannover, Hanovre, Allemagne, construire le laser de l'instrument, fours, et station de taraudage (étanchement au four).

Le MOMA a récemment terminé les examens préalables à la livraison de l'ESA et de la NASA qui ont ouvert la voie à l'instrument de vol à livrer à la mission. Mercredi, 16 mai l'équipe du spectromètre de masse du MOMA s'est réunie à Goddard pour assister à leur instrument scientifique unique en son genre dans la première étape de son voyage vers Mars :livraison à Thales Alenia Space, à Turin, Italie, où il sera intégré dans le tiroir du laboratoire d'analyse du rover lors des prochaines activités au niveau de la mission cet été. À la suite des activités d'intégration ultérieures au niveau des rover et des engins spatiaux de niveau supérieur en 2019, l'ExoMars Rover devrait être lancé sur Mars en juillet, 2020 depuis le cosmodrome de Baïkonour au Kazakhstan.