Expliqué : Pourquoi Mars est-il si intéressant pour les scientifiques et l'aventurier qui vit en nous tous ?

Le Mars 2020 Perseverance Rover de la NASA a atterri sur la surface martienne aux premières heures de vendredi. Les résultats des expériences de Persévérance définiront probablement les deux prochaines décennies d'exploration de Mars. Un scientifique de la NASA explique pourquoi et comment.

Persévérance est le laboratoire mobile le plus avancé, le plus cher et le plus sophistiqué envoyé sur Mars. (Photo : Twitter/ @@NASAPersevere)

La persévérance n'est pas juste une autre mission Rover. Persévérance est le laboratoire mobile le plus avancé, le plus cher et le plus sophistiqué envoyé sur Mars. Les résultats des expériences sur Perseverance définiront probablement les deux prochaines décennies d'exploration de Mars – ils détermineront le cours de la recherche de la vie et une future mission habitée vers Mars.

Mars Science au cours des 30 dernières années

Nous avons parcouru un très long chemin dans la compréhension de Mars depuis l'époque des missions de première génération dans les années 1960. Les missions Viking au milieu des années 70 ont effectué la première analyse chimique du sol martien, ainsi que quatre expériences de biologie pour détecter une activité biologique. Les expériences n'ont donné aucune preuve concluante de la vie.

Au début des années 1980, les scientifiques ont émis l'hypothèse, sur la base de la composition minéralogique et de la texture de la roche, que certaines météorites pourraient avoir une région source sur Mars, contrairement à la ceinture d'astéroïdes. En 1984, une étude a montré que la composition isotopique des gaz rares (Xénon, Krypton, Néon et Argon) correspondait aux rapports isotopiques de l'atmosphère martienne mesurés par le vaisseau spatial Viking. Cette découverte a permis aux géochimistes d'étudier des échantillons martiens - et a énormément stimulé notre compréhension de l'évolution géochimique de Mars.

Mars était considérée comme une planète sèche au 20ème siècle. Cela a changé en 2001, lorsque le spectromètre à rayons gamma à bord du vaisseau spatial Mars Odyssey a détecté une fascinante signature d'hydrogène qui semblait indiquer la présence de glace d'eau. Mais il y avait une ambiguïté – c'était parce que l'hydrogène peut également faire partie de nombreux autres composés, y compris des composés organiques.

Pour tester la présence d'eau, la NASA a envoyé un engin spatial se poser près du pôle Sud martien en 2007. L'engin spatial a étudié le sol autour de l'atterrisseur avec son bras robotique et a pu établir, sans aucune ambiguïté, la présence d'eau sur Mars. pour la première fois.

La première image envoyée par le rover Perseverance montrant la surface de Mars, juste après son atterrissage dans le cratère Jezero, le jeudi 18 février 2021. (NASA via AP)

Le rover Curiosity embarque un instrument appelé SAM (ou Sample Analysis at Mars), qui contient une suite de spectromètres dans le but de détecter des composés organiques sur Mars. SAM a un spectromètre de masse qui peut mesurer non seulement les éléments, mais aussi les isotopes. Cet instrument a fait la découverte fascinante de composés organiques à grande chaîne sur Mars. On ne sait pas comment ces matières organiques se forment sur Mars : le processus serait probablement inanimé, mais il existe une possibilité fascinante que des molécules aussi complexes aient été formées par des processus associés à la vie.

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Mars Insight crée l'histoire en ce moment, en surveillant l'activité sismique et le flux de chaleur sur Mars - cela aidera à comprendre la composition de l'intérieur martien.

Le Dr Amitabha Ghosh est un scientifique planétaire de la NASA basé à Washington DC. Il a travaillé pour plusieurs missions de la NASA sur Mars, à commencer par la mission Mars Pathfinder en 1997. Il a été président du groupe de travail sur les opérations scientifiques pour la mission Mars Exploration Rover et a été chargé de diriger les opérations tactiques de Rover sur Mars pendant plus de 10 ans. Il a aidé à analyser la première roche sur Mars, qui s'est d'ailleurs avérée être la première roche analysée d'une autre planète.

La fascination persistante pour Mars

Pourquoi Mars est-il si intéressant pour les scientifiques ? Et à l'explorateur-aventurier qui sommeille en chacun de nous ? Il y a deux raisons principales.

Premièrement, Mars est une planète où la vie a peut-être évolué dans le passé. La vie a évolué sur Terre il y a 3,8 milliards d'années. Les conditions au début de Mars il y a environ 4 milliards d'années étaient très similaires à celles de la Terre. Il avait une atmosphère épaisse, ce qui a permis la stabilité de l'eau à la surface de Mars. Si en effet les conditions sur Mars étaient similaires à celles sur Terre, il existe une réelle possibilité que la vie microscopique ait évolué sur Mars.

Deuxièmement, Mars est la seule planète que les humains peuvent visiter ou habiter à long terme. Vénus et Mercure ont des températures extrêmes – la température moyenne est supérieure à 400 degrés C, ou plus chaude qu'un four de cuisson. Toutes les planètes du système solaire externe, à commencer par Jupiter, sont constituées de gaz – et non de silicates ou de roches – et sont très froides. Mars est relativement hospitalière en termes de température, avec une plage approximative de 20 degrés C à l'équateur à moins 125 degrés C aux pôles.

La mission Persévérance sur Mars

Persévérance aborde à la fois les thèmes critiques autour de Mars – la recherche de la vie et une mission humaine sur cette planète.

Exemple de mission de retour : y a-t-il de la vie sur Mars ?

La persévérance est la première étape d'un projet en plusieurs étapes pour ramener des échantillons de Mars. L'étude des échantillons de roche retournés dans des laboratoires sophistiqués du monde entier fournira, espérons-le, une réponse décisive sur l'existence de la vie sur Mars dans le passé.

Voici les étapes du retour d'échantillon :

Dans un premier temps, Persévérance collectera des échantillons de roche et de sol dans 43 tubes de la taille d'un cigare. Les échantillons seront collectés, les bidons seront scellés et laissés au sol.

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La deuxième étape consiste pour un Mars Fetch Rover (fourni par l'Agence spatiale européenne) à atterrir, à conduire et à collecter tous les échantillons des différents emplacements, puis à retourner à l'atterrisseur.

Le Fetch Rover transférera ensuite les bidons vers le véhicule de remontée. Le véhicule d'ascension vers Mars rencontrera un orbiteur, après quoi l'orbiteur ramènera les échantillons sur Terre.

Ce projet à long terme s'appelle MSR ou Mars Sample Return. MSR va révolutionner notre compréhension de l'histoire évolutive de Mars. Si le MSR est exécuté avec succès, nous aurons une réponse raisonnable à savoir s'il y a eu une vie microscopique sur Mars.

Mais MSR a ses risques. Si l'un des composants tombe en panne, comme le Fetch Rover ou le Mars Ascent Vehicle, le MSR est condamné. Un risque caché est stratégique. Au prix de MSR, il pourrait y avoir 5 à 10 missions spatiales dans différentes parties du système solaire : donc, en choisissant MSR, la NASA exclut la possibilité d'entreprendre ces autres missions.

Produire de l'oxygène sur Mars : une exigence critique

Pour qu'une mission humaine sur Mars se concrétise, le coût doit être raisonnable. Pour que les coûts soient raisonnables, une technologie et une infrastructure doivent être en place pour fabriquer de l'oxygène sur Mars en utilisant des matières premières disponibles sur Mars.

Sans un moyen robuste de fabriquer de l'oxygène sur Mars, les missions humaines vers Mars seront très coûteuses et irréalistes. Sans un plan de production d'oxygène fiable sur Mars, le plan d'Elon Musk de fournir un transport commercial vers Mars risque d'échouer.

Perseverance disposera d'un instrument - MOXIE, ou Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment - qui utilisera 300 watts de puissance pour produire environ 10 grammes d'oxygène à l'aide de dioxyde de carbone atmosphérique.

Si cette expérience réussit, MOXIE peut être multiplié par 100 pour répondre aux deux besoins très critiques de l'homme : l'oxygène pour la respiration et le carburant de fusée pour le retour sur Terre.

À la recherche d'eau souterraine sur Mars

Perseverance embarquera l'imageur radar pour l'expérience sous-marine de Mars (RIMFAX). RIMFAX fournira une cartographie à haute résolution de la structure souterraine sur le site d'atterrissage. L'instrument recherchera également de l'eau souterraine sur Mars – qui, si elle est trouvée, contribuera grandement à justifier une mission humaine ou la cause d'un établissement humain sur Mars.

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Tester un hélicoptère pour voler sur Mars

L'hélicoptère de Mars est vraiment un petit drone. Il s'agit d'une expérience de démonstration technologique : pour tester si l'hélicoptère peut voler dans l'atmosphère clairsemée de Mars.

La faible densité de l'atmosphère martienne rend très faibles les chances de piloter un hélicoptère ou un avion sur Mars. Le transport longue distance sur Mars doit s'appuyer sur des véhicules qui reposent sur des moteurs de fusée pour l'ascension et la descente motorisées.

Nous sommes peut-être à dix ans de deux jalons dans l'exploration de Mars : une mission humaine sur Mars et une réponse décisive à la question de savoir si Mars abritait – ou abrite encore – la vie microscopique. La persévérance devrait fournir un aperçu significatif sur les deux questions.

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