Ce sera l'un des plus intimidants, compliqué et, potentiellement, missions scientifiquement enrichissantes jamais entreprises sur la planète rouge. Lors d'une récente réunion de l'Agence spatiale européenne (ESA), les ministres se sont pleinement engagés en faveur de plans visant à collecter des échantillons de la surface de Mars et à les renvoyer sur Terre, dans un effort conjoint avec la NASA. L'approbation officielle du budget de la NASA pour couvrir cette mission est attendue au début de l'année prochaine.

La mission encore inconnue sera accomplie avec une série de lancements, à partir de juillet 2020, avec le rover Mars 2020, qui allait déjà de l'avant. Il s'agit d'un rover robotique à propulsion nucléaire qui effectuera un atterrissage précis dans le cratère Jezero en février, 2021.

Au cours des trois années entre 1969 et 1972, six missions Apollo ont réussi à ramener 380 kilogrammes d'échantillons lunaires. Récupérer tous les échantillons de la surface martienne, cependant, est nettement plus difficile en raison des grandes distances à parcourir.

Pour cette raison, le projet comprend trois engins spatiaux distincts. La première partie de la mission est le déploiement du rover Mars 2020. Même cela sera intimidant - il est notoirement difficile de faire atterrir quoi que ce soit sur Mars. En plus de mener un certain nombre d'enquêtes scientifiques, le rover rassemblera jusqu'à 38 échantillons individuels de sol martien qu'il stockera dans des conteneurs scellés. Les échantillons devront être conservés en lieu sûr jusqu'en 2026 au moins.

La deuxième partie de la mission consistera à remettre les échantillons en orbite. En ce moment, une mission Mars Sample Retrieval Lander sera lancée, encore par la NASA, qui déploiera un atterrisseur et un "fetch rover" de construction européenne aussi près que possible du site d'atterrissage du rover Mars 2020 - encore un autre atterrissage délicat.

Le rover fetch rencontrera le rover Mars 2020 à la surface, recueillir les échantillons, et retournez-les à l'atterrisseur. Une fois à bord de l'atterrisseur, les échantillons seront transférés dans une capsule sur le Mars Ascent Vehicle, une fusée avec une masse aussi faible que possible qui peut encore atteindre l'orbite martienne depuis la surface. Une fois en orbite, cette capsule sera laissée à flotter sans contrôle.

La troisième partie de la mission sera un véhicule de retour de la Terre lancé par l'ESA. Il entrera en orbite martienne, puis rendez-vous et amarrage avec la capsule échantillon, collecter la capsule d'échantillon en orbite et la déposer à l'intérieur d'un écran protecteur contre la chaleur et les rayonnements. Il rallumera ensuite ses moteurs et retournera sur Terre. En arrivant sur Terre, la capsule d'échantillon sera libérée dans l'atmosphère et, sans assistance parachute, faire un atterrissage forcé dans le désert de l'Utah, en 2031. Si tout se passe comme prévu, bien sûr.

Cette campagne extrêmement compliquée impliquera un certain nombre de premières révolutionnaires, y compris le tout premier lancement de fusée depuis une autre planète, le premier retour d'échantillons de Mars, le premier rendez-vous et amarrage en orbite autour d'une autre planète, et le premier rendez-vous de deux engins spatiaux différents à la surface d'une autre planète.

Cratère Jezero

Le but du projet est de récupérer des échantillons de l'une des zones les plus intéressantes sur le plan géologique de la surface martienne :le cratère Jezero.

Jezero est un cratère d'impact de 45 km de diamètre qui se trouve dans l'hémisphère nord, aux franges occidentales d'Isidis Planitia - une grande plaine plate qui est elle-même également une caractéristique d'impact. La recherche montre que Jezero semble avoir été autrefois un lac, avec de l'eau entrant dans le cratère par des canaux, avant de s'écouler vers Isidis à l'est.

Le site d'atterrissage de Mars 2020 est le dépôt en forme d'éventail à l'ouverture du canal d'entrée ouest, une caractéristique qui aurait été formée par un delta de rivière s'étendant sur la surface du cratère. Cette zone possède de fortes concentrations de smectite, un type d'argile qui se forme souvent au fond des lacs et a longtemps été considéré comme jouant un rôle essentiel dans l'origine de la vie sur Terre.

Les argiles smectites sont également très efficaces pour préserver les fossiles et autres matières organiques. La vie microbienne a été théorisée pour être possible sur Mars, comme les observations l'ont montré, il a un cycle saisonnier du méthane et de l'oxygène.

Le méthane est un indicateur clé de la vie microbienne et donc ce cycle suggère qu'il y a soit de la vie sous le sol de Mars, ou le méthane est stocké dans des clathrates (un type de matériau qui piège les molécules) et libéré lorsqu'il est chauffé pendant l'été martien. Si le cratère Jezero a jamais eu une vie microbienne, il y a de fortes chances que des restes fossilisés soient présents dans le sol, en attente de découverte.

Analyse terrestre

Nous avons déjà une certaine connaissance de l'environnement de surface martien acquise à partir d'engins spatiaux robotiques, mais une telle analyse est limitée par le matériel que nous pouvons y envoyer. En ramenant un échantillon sur Terre, nous pouvons faire des mesures beaucoup plus précises qui, de manière cruciale, sont répétables. Les laboratoires terrestres sont à l'épreuve du temps :à mesure que de nouvelles technologies sont développées, les échantillons peuvent être réanalysés avec une plus grande précision.

En réalité, les échantillons lunaires récupérés lors des missions Apollo donnent encore des résultats aujourd'hui, une cinquantaine d'années après leur collecte.

Instruments miniaturisés montés sur des engins spatiaux robotisés, tels que les microscopes et les spectromètres, sont capables, mais leur sensibilité ne correspond tout simplement pas aux instruments équivalents sur Terre, principalement en raison des limitations de masse, Taille, et les besoins en énergie d'un engin spatial.

Sur Terre, il sera possible d'imager des échantillons martiens à des échelles suffisamment fines pour voir la structure atomique et détecter les constituants à des concentrations beaucoup plus faibles que ce qui serait possible sur la planète rouge. Les échantillons martiens apportés sur Terre peuvent également être datés avec précision, permettant potentiellement aux scientifiques de répondre à la question de savoir depuis combien de temps l'eau était restée à Jezero. Tous les fossiles microbiens dans le sol seraient également visibles avec ces techniques.

De plus, une meilleure compréhension des propriétés matérielles du sol martien informera les ingénieurs sur son potentiel d'utilisation comme futur matériau de construction. Une telle connaissance pourrait être vitale dans la planification de la future exploration humaine vers Mars.

La complexité de ce projet donne une idée de la difficulté d'envoyer des gens sur Mars et de les récupérer. Si nous réussissons cette mission de retour d'échantillon, nous sommes définitivement un pas de plus vers la possibilité d'envoyer une mission habitée sur la planète rouge, avec les échantillons retournés révélant les endroits les plus intéressants à visiter en personne.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.