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Sept ans sur Mars

Un désert d’une aridité extrême, où le vent soulève des tourbillons de poussière dans une atmosphère raréfiée, des températures glaciales en toutes saisons, c’est là que roule un véhicule robotisé depuis plus de sept ans.

Vue d'artiste des rovers jumeaux, Spirit et Opportunity © Nasa

Seul sur cette planète grosse comme la moitié de la Terre, Opportunity arpente le désert martien depuis son atterrissage sur Mars, le 25 janvier 2004. Son frère jumeau Spirit est arrivé sur Mars le 3 janvier 2004. Ces deux robots sont identiques : même masse (185 kg), mêmes hauteur maximale (1,50 m), largeur (2,30 m) et longueur (1,60 m). Ils sont chacun recouverts de panneaux solaires qui assurent l’alimentation électrique. L’électricité produite sert aussi bien à alimenter les six roues du robot qu’à assurer les liaisons avec la Terre ou à faire fonctionner les instruments scientifiques à bord.

Les deux robots se sont posés en deux lieux diamétralement opposés de la planète Mars : Spirit a atterri dans le cratère Gusev, situé à 14° Sud et 175° Est, alors qu’Opportunity se trouve dans Meridiani Planum, 0,2° Nord et 357,5° Est. Le fait d’avoir les deux engins séparés de 180° permettait de n’utiliser qu’un seul système d’antennes pour recevoir les données sur Terre. En effet, lorsque Spirit était visible depuis la Terre, Opportunity ne l’était pas, et réciproquement.

Deux lieux d’atterrissage, deux environnements différents

« Myrtilles » découvertes par Opportunity Sphérules d'hématite découvertes dans Meridiani Planum par le rover Opportunity © Nasa

Après l’atterrissage, chacun des deux robots automobiles – des « rovers » en langage Nasa – a exploré son entourage immédiat et photographié le paysage au loin. Il était prévu que chaque rover fonctionne durant quatre-vingt-dix jours et parcourt environ 600 mètres. Pour les deux rovers, la mission était la même : essayer de trouver des traces d’eau ou des modifications dues à l’eau dans le sol martien. Le cratère Gusev semble avoir abrité un lac, il y a plusieurs milliards d’années, alors que dans Meridiani planum, on avait relevé la présence d’hématite, matériau qui ne se forme qu’en présence d’eau stagnante.

Les premières images montrent deux sites différents : Spirit s’est posé dans une région parsemée de nombreux rochers de basalte, alors qu’Opportunity montre un paysage de sable, sans rochers, mais avec des amoncellements de petites billes d’un matériau composé partiellement d’hématite. Ces sphérules seront surnommées « les myrtilles ».

Exploration de cratères

Vue intérieure du cratère Endurance © Nasa

Lorsque Spirit et Opportunity quittent leur lieu d’atterrissage, c’est pour se diriger vers des cratères proches. Ceux-ci sont considérés comme des forages naturels qui exposent le sous- sol. Malheureusement, dans le cas de Spirit, le cratère Bonneville (près de 200 m de diamètre) n’a pas suffisamment creusé le sol pour montrer ce qui se trouve sous le basalte. De son coté, Opportunity se dirige vers le cratère Endurance (130 m de diamètre). Le rover s’aventure sur les pentes intérieures du cratère et analyse les différentes couches géologiques qui affleurent. Il en ressort que de l’eau a effectivement coulé à cet endroit, à plusieurs reprises dans l’histoire de la planète, mais la présence de cette eau remonte aux alentours de -3,8 milliards d’années. À cette époque, Mars avait une atmosphère épaisse, alimentée par des volcans en éruption et une température suffisamment élevée pour que l’eau y soit à l’état liquide.

L’exploration du cratère Gusev

Le cratère Gusev photographié par Spirit au sommet de Husband Hill © Nasa

Les scientifiques du Jet Propulsion Laboratory décident d’envoyer Spirit explorer un groupe de collines basses situées à près de 3 km du lieu d’atterrissage. Il mettra six mois à arriver à la base de ces collines, et ce n’est qu’au mois d’août 2005, un an et demi après son arrivée sur Mars, que Spirit arrivera au sommet de l’une des collines : Husband Hill. De ce belvédère, Spirit photographiera l’arène du cratère Gusev, avant de redescendre pour explorer une formation énigmatique nommée Home Plate où il arrivera en février 2006. Cette formation, repérée depuis l’orbite martienne par Mars Global Surveyor, sera intensément analysée durant près de deux années. Si Spirit reste dans les environs de Home Plate, c’est non seulement parce que le lieu est intéressant géologiquement, mais aussi parce qu’il ne peut plus aller très loin. L’une des six roues de l’engin ne fonctionne plus ; il ne se déplace plus aussi bien. Cela ne l’empêche pas de photographier et d’analyser les roches. Cette mystérieuse formation se révèlera être un dépôt de volcan explosif. Il semble qu’un volcan ait explosé ici, il y a des milliards d’années en présence d’importantes quantités d’eau. On serait donc en présence d’une ancienne fumerolle éteinte et érodée.

Handicapé par ses difficultés mécaniques, Spirit est tout de même envoyé vers une autre formation volcanique, à une trentaine de mètres de Home Plate. Mais en chemin, au début du mois de mai 2009, le rover s’enlise dans une zone de sable mou qui n’avait pas été détectée. Malgré plusieurs tentatives, il ne sera pas possible de l’en sortir. À cause de sa position, Spirit ne pourra pas correctement recharger ses batteries à l’aide de ses panneaux solaires et, à partir du 22 mars 2010, ne donnera plus de signe de vie. Le 24 mai 2011, la Nasa annoncera cesser de tenter de communiquer avec Spirit. Ce sera un véritable jour de deuil pour les milliers de passionnés qui suivent en direct, sur des sites Internet spécialisés, les missions martiennes en cours. En sept ans, Spirit est devenu pour eux bien autre chose qu’un véhicule robotisé. Il était une extension de la communauté scientifique, les yeux et les oreilles de la Terre sur un autre monde.

De cratère en cratère

Durant de nombreux mois,Opportunity a exploré le cratère Victoria © Nasa

De l’autre coté de la planète, Opportunity quitte le cratère Endurance en décembre 2004, après six mois passés à essayer de comprendre la géologie de la région, pour se diriger plein sud vers le cratère Victoria, à plus de sept kilomètres. Le trajet sera long et monotone dans un terrain essentiellement plat, parsemé de petites dunes, dans lesquelles le petit robot s’enlisera en avril 2004. Il mettra près d’un mois et demi à se dégager avec l’aide des opérateurs terriens. En chemin, Opportunity passera près d’Erebus, un vieux cratère très érodé de 250 mètres de diamètre.

C’est le 26 septembre 2006 qu’Opportunity parviendra sur le bord du cratère Victoria (730 m de diamètre), six fois plus grand que le cratère Endurance. Victoria sera étudié en détail jusqu’à fin août 2008. Opportunity détaillera les diverses couches géologiques à l’intérieur de Victoria, descendant de 40 m dans le cratère, c’est-à-dire à 8 m en dessous du niveau de la plaine environnante, mais ne se risquera pas au fond du cratère, rempli de dunes de sable mou. Puis les techniciens du Jet Propulsion Laboratory décideront d’envoyer l’increvable petite auto vers un cratère de 22 km de diamètre, nommé Endeavour, situé à une douzaine de kilomètres de Victoria.

Après sept ans de voyage, Opportunity est prêt à explorer le cratère Endeavour © Nasa

Il faut à Opportunity près de trois ans pour arriver au bord du cratère Endeavour, s’arrêtant parfois pour étudier de petits cratères situées en chemin, ou des météorites trouvées par hasard. Si le trajet fut si long, c’est aussi parce que durant l’hiver martien, le robot reçoit trop peu de lumière sur ses panneaux solaires pour à la fois faire des images et des analyses, et en même temps se déplacer sur la planète. Les hivers sont des moments où on ne fait guère de chemin avec une automobile alimentée à l’énergie solaire. Malgré ces limitations, Opportunity a parcouru en sept ans et demi plus de trente-deux kilomètres sur le sol de la planète Mars, alors qu’il était acquis qu’avec trois mois de fonctionnement et une distance parcourue de 900 m, la mission serait un succès.

Opportunity est maintenant à pied d’œuvre pour étudier le cratère Endeavour qui semble extrêmement prometteur : l’impact de météorite qui a créé le cratère a mis au jour de très anciens terrains qui, analysés depuis l’orbite, semblent montrer la présence d’argile. Or c’est dans les argiles que l’on peut éventuellement trouver les premières formes de vie. Opportunity n’est pas équipé pour rechercher une vie martienne actuelle ou passée, mais plutôt pour étudier la géologie de l’endroit. Par contre, le successeur d’Opportunity, appelé initialement Mars Science Laboratory et depuis peu nommé Curiosity est, lui, un véritable laboratoire de recherche biologique. Ce robot sera lancé de Cape Canaveral au mois de novembre 2011, et arrivera sur Mars en août 2012.

Curiosity, le prochain rover

Le rover Curiosity parti pour Mars le 26 novembre 2011 Bien plus gros que ces prédécesseurs,Curiosity est alimenté par un générateur nucléaire. © Nasa

Il s’agira là d’un tout autre engin. Avec une masse de 900 kg au lieu de 180 pour Spirit et Opportunity, Curiosity ne sera pas dépendant de l’ensoleillement pour fonctionner, puisqu’il sera équipé d’un générateur nucléaire lui permettant de fonctionner même au cœur de l’hiver martien, lorsque les températures peuvent baisser jusqu’à -80° C. Une dizaine d’instruments scientifiques permettront d’analyser le sol de Mars en détail, de détecter d’éventuelles traces d’eau, et de chercher et d’analyser d’éventuelles molécules organiques. Ce nouvel engin devra d’abord se poser sur Mars, car sa masse est telle que le système d’airbags utilisés pour Spirit et Opportunity ne peut fonctionner. Son atterrissage complexe sera probablement le moment le plus délicat de la mission. 

Le lieu choisi pour l’atterrissage de Curiosity est situé dans un grand cratère de l’hémisphère Sud de Mars, le cratère Gale, dont le sol montre une géologie complexe probablement façonnée en partie par les ruissellements d’eau liquide. Ce site extrêmement riche est aussi très photogénique. Le pic central du cratère se dresse à près de 5 000 mètres au-dessus du plancher et Curiosity devrait nous envoyer des images spectaculaires. Curiosity devrait fonctionner une année martienne sur la planète (687 jours terrestres) et parcourir une dizaine de kilomètres. S’il fonctionne aussi bien que ces prédécesseurs, ces chiffres seront très certainement plusieurs fois réévalués.

La politique de communication des États-Unis dans le domaine de l’exploration planétaire fait que les images prises par ces sondes sont mises immédiatement à la disposition du public, ce qui permet à chacun de se les approprier et de participer virtuellement à ces randonnées martiennes. Les deux robots Spirit et Opportuinity sont ainsi devenus des ambassadeurs des Terriens sur la planète Mars. Pour des coûts de l’ordre du millième d’une mission habitée vers Mars, nous pouvons suivre durant des années les lentes pérégrinations de ces automobiles robotisées sur un monde qui, malgré nos désirs, reste totalement invivable pour nous, fragiles créatures faites pour vivre dans un environnement humide et tempéré.

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