Lorsque le rover de la NASA Perseverance atterrit à la surface de Mars le 18 février, il arrivera dans le cratère Jezero, qui préserve la preuve d'une époque où les rivières coulaient sur Mars.

La mission franchira le pas suivant dans la science spatiale en recherchant des signes de vie passée sur la planète rouge. Pas les martiens de la science-fiction de bande dessinée, mais à la place d'anciens microbes qui ont peut-être vécu dans les rivières de Mars, des lacs et des marécages il y a des milliards d'années.

Ce site d'atterrissage d'importance scientifique dans le cratère Jezero a été sélectionné par la NASA à la suite d'une présentation de Briony Horgan, Professeur agrégé de science planétaire à l'Université Purdue, qui est membre de l'équipe scientifique Persévérance. Horgan a mené une étude de la minéralogie du site, qui a produit l'un des résultats majeurs ayant contribué à sa sélection. Elle faisait également partie de l'équipe qui a conçu la caméra qui sera les yeux scientifiques de Persévérance.

La mission

La mission principale du rover Perseverance est de rechercher des signes de vie passée sur Mars. Horgan et ses collègues abordent le travail comme des détectives médico-légaux, à la recherche d'indices et d'éléments de preuve littéralement microscopiques.

Toute vie qui existait autrefois sur la planète rouge aurait laissé des indices chimiques que les scientifiques espèrent encore pouvoir trouver dans la roche.

"Le but de cette mission est de rechercher des signes de vie ancienne sur Mars, puis de collecter des échantillons pour un futur retour sur terre, " dit Horgan. " C'est peut-être la seule chance que nous aurons jamais de faire ces deux choses, en particulier le retour d'échantillon. C'est vraiment difficile à faire, et c'est cher.

"Nous savons que nous n'avons peut-être qu'une seule chance de le faire, et il était difficile de choisir le site. Si nous devions choisir un seul endroit sur Terre pour rassembler toutes les données sur toute l'histoire de la planète, eh bien, où iriez-vous? Mais nous pensons que le cratère Jezero est le meilleur endroit pour rechercher des preuves que la vie existait sur Mars, si jamais c'était le cas. Et ce que nous trouverons nous aidera à savoir si nous sommes seuls ou non dans l'univers."

La persévérance passera son temps à photographier, vidéo, pulvériser la roche en tirant des lasers (afin que les scientifiques puissent déterminer la composition chimique), à l'aide de microscopes pour rechercher des molécules organiques, forage, analyser et faire une variété de tâches scientifiques. Cela produira d'énormes volumes de données qui prendront des années aux scientifiques à analyser.

La NASA prévoit d'envoyer une mission de retour au cours de la prochaine décennie pour récupérer les échantillons, qui sera stocké dans Persévérance.

"Ramener des échantillons de Mars serait incroyable, ", dit Horgan. "Ce ne serait pas seulement un exploit d'ingénierie pour récupérer les échantillons et les retourner, mais ce serait la première fois que nous aurions des échantillons ramenés sur Terre d'une autre planète. Ce serait assez historique."

Le rover

Le premier rover martien, le diminutif, Sojourner au micro-ondes, a atterri le 4 juillet 1997. Le public américain a trouvé le rover fascinant – peut-être même adorable – et Hot Wheels a rapidement commencé à produire un modèle de jouet populaire de l'engin.

La Persévérance aux dimensions d'une voiture, Le cinquième rover martien de la NASA, fait plus que compenser en termes de capacité scientifique ce qui lui manque en termes de gentillesse semblable à un jouet. C'est le plus grand, le rover le plus lourd, et contient une suite futuriste de technologies. Il dispose de lasers pour vaporiser la roche (afin que les scientifiques puissent visualiser les longueurs d'onde lumineuses produites pour comprendre la composition chimique), capacités de conduite autonome afin qu'il puisse se déplacer au-dessus de la vitesse d'un crawl vers le prochain site de recherche, perceuses pour prélever des échantillons de la taille d'un crayon, un système robotique interne pour collecter et stocker les échantillons, un système de test pour créer de l'oxygène respirable à partir de l'atmosphère de Mars. Et, comme pourrait le dire feu Steve Jobs, encore une chose :un drone ressemblant à un hélicoptère, qui tentera de voler dans une atmosphère 100 fois plus fine que celle de la Terre.

Mais pour l'équipe scientifique, l'attention sera portée sur un bras robotique de 7 pieds à l'extérieur du rover; au bout du bras se trouve un groupe d'instruments de la taille d'une tondeuse à gazon.

"Ce bras robotique est vraiment le cheval de bataille, " dit Horgan. "Nous pouvons le placer avec une précision millimétrique, ce qui est incroyable. Et sur le bras se trouvent ces incroyables microscopes que nous pouvons utiliser pour cartographier les minéraux et les matières organiques à une échelle très fine. »

Au sommet du mât du rover se trouve une caméra spéciale à double objectif, Mastcam-Z, pour laquelle Horgan a une affinité particulière car elle fait partie de l'équipe qui l'a conçue et aidera à faire fonctionner la caméra sur Mars.

La caméra a une capacité de zoom suffisamment puissante pour pouvoir être utilisée pour voir une mouche domestique à l'extrémité d'un terrain de football. La caméra peut enregistrer des images en couleur, en 3D, et en vidéo. Il est suffisamment précis pour que les scientifiques puissent l'utiliser pour l'analyse compositionnelle du terrain environnant.

"Nous pouvons en fait faire une spectroscopie très simple en examinant la dépendance de la longueur d'onde de la lumière solaire réfléchie par les roches pour aider à identifier leurs empreintes minérales, " dit Horgan.

Le site d'atterrissage

Persévérance devrait atterrir à un endroit spécifique au nord de l'équateur martien dans un cratère de 28 milles de large nommé Jezero, un site sélectionné par une équipe scientifique. Le site est attrayant car on pense que le cratère contenait autrefois un lac de la taille du lac Tahoe.

"Si vous regardez le site, vous pouvez voir des preuves d'un grand canal de rivière menant au cratère, créant un delta où il est entré dans un lac, et un deuxième grand canal fluvial sortant du cratère, " dit Horgan. " Ce site d'atterrissage est passionnant parce que nous avons des preuves très claires que cet ancien lac existait, qu'il avait de l'eau liquide persistante assez longtemps pour créer cet ancien delta, et qu'il y avait suffisamment d'eau pour déborder de l'autre côté pour créer le canal d'évacuation. Cela suggère que le lac était un environnement stable et de longue durée qui aurait pu être habité par une ancienne vie microbienne. »

Le rover tentera d'atterrir au bord du cratère près du delta afin de pouvoir explorer les deux paysages. Le site cible est connu sous le nom d'« ellipse d'atterrissage ».

« L'ellipse d'atterrissage pour Mars 2020 est d'environ 7 par 9 kilomètres [4,4 par 5,6 miles], qui est en fait très petit. Si vous repensez à il y a 17 ans, quand nous avons envoyé deux rovers, Esprit et Opportunité, vers Mars, leur ellipse d'atterrissage faisait environ 100 kilomètres de long pour chacun d'eux. Donc, nous sommes devenus très bons pour localiser notre atterrissage, " elle dit.

La science

Pour cette mission sur Mars, les scientifiques recherchent des signes de vie passée en recherchant des biosignatures, qui sont des indices que la vie existait autrefois là-bas. Les biosignatures peuvent varier de quelque chose d'aussi petit que des isotopes spécifiques ou des produits chimiques produits par des êtres vivants, comme le cholestérol, à quelque chose de beaucoup plus grand, comme les fossiles microscopiques.

"Un os de dinosaure est un exemple de biosignature que l'on trouve dans les roches anciennes de la Terre, " dit Horgan. " J'adorerais trouver des preuves que les dinosaures parcouraient autrefois Mars, mais à la place, nous allons rechercher des biosignatures de microbes de la taille d'une bactérie."

C'est là que les échantillons stockés sur Perseverance entrent en jeu. Le plan est pour une mission distincte, à faire en partenariat avec l'Agence spatiale européenne, retourner sur Mars et récupérer les échantillons.

"Une fois les échantillons de retour sur Terre, nous pouvons utiliser des outils beaucoup plus puissants, comme les microscopes électroniques à balayage, pour confirmer si ces biosignatures ont été créées par des microbes, " elle dit.

"Dans le cadre de notre travail d'évaluation de Jezero lors de la sélection du site, J'ai dirigé une équipe pour étudier la minéralogie des gisements du lac. Et nous avons obtenu des résultats vraiment sympas."

Horgan et ses collègues ont découvert des preuves de carbonates autour du bord de l'ancien lac, dans ce que Horgan décrit comme un "anneau de baignoire". L'anneau de carbonates se trouve là où les anciens rivages et plages du lac sont prédits, alors l'équipe a proposé qu'ils se forment au bord du lac.

Sur Terre, les carbonates sont connus pour deux choses. Une, ils indiquent que le site où ils se trouvent contenait autrefois de l'eau. Seconde, ils forment des sédiments généralement riches en fossiles.

"C'est vraiment excitant parce que c'est exactement le genre d'endroit où vous iriez chercher des biosignatures microbiennes d'un lac sur Terre. Lorsque ces minéraux précipitent hors de l'eau, ils peuvent piéger n'importe quoi, y compris les microbes et les matières organiques, " dit-elle. " Alors, nous avons fait beaucoup de travail au sein de l'équipe pour essayer de planifier la façon dont nous allons explorer ce site."

The landing

"The landing is always so stressful because you're basically sending your prized rover, which you've spent so many hours thinking about and working on, in a giant fireball to slam into the surface of a planet, " she says. "The fireball forms because the rover enters Mars' atmosphere at 13, 000 mph, generating a huge envelope of plasma around the rover. You can't get radio signals through the plasma fireball. It takes seven minutes for the rover to go down to the surface from when it enters the atmosphere.

"But it also takes seven minutes for the radio signal to get back to Earth. So, by the time we receive the signal that the rover has hit the atmosphere, either it is actually on the surface of the planet doing well, or it has crashed into the surface. You just don't know, so we'll be anxiously waiting to get that first signal back from the rover to know that it landed safely. That's why we call it the seven minutes of terror."

The future

"One of the best things about a Mars mission like this is that it's a great opportunity for students to get involved. I have a couple of graduate students who are helping with landing site analysis on the team and will help operate the rover on Mars, " Horgan says. "We're planning to have undergrads back at Purdue also working on rover data processing and analysis."

Sometimes the work with students includes field work at sites on Earth that may resemble terrain on Mars, which scientists call an analog environment. Par exemple, in September 2019 Horgan, doctorat student Bradley Garczynski, and a research team traveled eight hours from Istanbul, Turkey, to a deep lake, Lake Salda. The lake has carbonates and fossilized microbes in the form of stromatolites, exactly of the type that the Mars scientists hope to find on Jezero Crater.

"This is how we train the future of planetary science. We bring them onto the mission, and years from now they can become mission leaders, " Horgan says.