Précision :

cette page traite de l’exploration de Mars par le rover Curiosity. Même si elle rappelle l’essentiel dudit rover,

celui-ci est bien détaillé dans la page « Mars Science Laboratory ».

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L'exploration de Mars par Curiosity est le déroulement de la mission du rover de Mars Science Laboratory développé par la NASA sur la planète Mars après son atterrissage dans le cratère Gale le 6 août 2012. Le véhicule dispose de 75 kg d'équipements scientifiques et a pour objectif de déterminer si l'environnement martien a dans le passé permis l'apparition de la vie.

La mission se décompose en trois phases :

• elle commence par une phase d'approche qui dure deux ans (août 2012 - septembre 2014), au cours de laquelle le rover parcourt 9 km et effectue des études géologiques lors de quatre arrêts prolongés : Yellowknife Bay, Darwin, Cooperstown et Kimberley ;
• lors de la deuxième phase, qui dure deux ans et demi (septembre 2014 - avril 2017), Curiosity parcourt 7 km. Il est progressivement dirigé vers les Bagnold Dunes, un long couloir d'épaisses dunes sableuses qui le sépare du Mont Sharp ; plus exactement vers l'endroit le plus étroit de ce couloir et a priori franchissable. De nouveaux arrêts prolongés sont organisés : Parhump Hills, les premières Bagnold dunes (notamment, en décembre 2015, la spectaculaire Namib Dune, de 4 mètres de haut), le plateau Naukluft, les Murray Buttes... jusqu'à ce fameux passage étroit où le sable ne recouvre que superficiellement le sol, ce qui permet à Curiosity d'amorcer la troisième et dernière phase de sa mission ;
• fin avril 2017 débute la phase décisive : Curiosity quitte les Bagnold dunes et amorce l'ascension du Mont Sharp. Le conduire à son sommet (situé à 5 km de là) lui permettrait d'avoir une vue d'ensemble du cratère Gale, qui mesure 150 km de diamètre et au centre duquel il se situe. Mais l'objectif premier se situe au pied de la montagne, dans la partie inférieure d'une vallée alluvionnaire, susceptible d'apporter le plus d'informations sur le passé du site.

Ayant parcouru 21,09 km le 30 juillet 2019 (sol 2481), soit sept kilomètres par an, Curiosity est en bon état, malgré des roues superficiellement endommagées sur des terrains accidentés et qui contraignent parfois les techniciens du JPL à modifier le trajet initialement prévu. Un deuxième handicap est l'indisponibilité de la foreuse que les équipes au sol tentent de contourner depuis novembre 2016.

La mission Mars Science Laboratory

Curiosity est l'astromobile (rover) de la mission Mars Science Laboratory (MSL) dont l'objectif est l'exploration de la planète Mars. Le site d'atterrissage sur lequel la sonde spatiale s'est posée le 6 août 2012 se situe dans le cratère Gale. Celui-ci présente dans un périmètre restreint, donc compatible avec l'autonomie du rover, des formations reflétant les principales périodes géologiques de la planète dont celle — le Noachien — qui aurait pu permettre l'apparition d'organismes vivants.

Les objectifs du rover sont de rechercher si un environnement favorable à l'apparition de la vie a existé, analyser la composition minéralogique, étudier la géologie de la zone explorée et collecter des données sur la météorologie et les radiations qui atteignent le sol de la planète. La durée initiale de la mission est d'une année martienne soit environ 669 sols (jours solaires martiens) ou 687 jours (solaires) terrestres.

Le rover Curiosity

Le rover Curiosity est cinq fois plus lourd que ses prédécesseurs, les Mars Exploration Rovers (MER), ce qui lui permet d'emporter 75 kg de matériel scientifique, dont deux mini-laboratoires permettant d'analyser les composants organiques et minéraux ainsi qu'un système d'identification à distance de la composition des roches reposant sur l'action d'un laser. Les laboratoires embarqués sont alimentés par un système sophistiqué de prélèvement et de conditionnement d'échantillons comprenant une foreuse. Pour répondre aux besoins accrus d'énergie et s'affranchir des contraintes de l'hiver martien et des périodes nocturnes, le rover utilise un générateur thermoélectrique à radioisotope qui remplace les panneaux solaires mis en œuvre par les précédentes missions. Enfin, il bénéficie de logiciels évolués pour naviguer sur le sol martien et exécuter les tâches complexes qui l'attendent. Le rover est conçu pour parcourir 20 km et peut gravir des pentes de 45°.

Les équipements et instruments

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Le site du cratère Gale

Le rover a été déposé à l'intérieur du cratère Gale par 4,6° de latitude sud et 137,4° de longitude Est. Ce cratère de 154 km de diamètre comporte en son centre l'Aeolis Mons, un pic qui culmine à 5 kilomètres au-dessus de son plancher. Les pentes de cette montagne sont suffisamment douces pour que le rover puisse l'escalader. Plusieurs indices, fournis par les instruments des satellites en orbite autour de Mars, donnent à penser que l'eau a circulé autrefois dans le cratère :

• la faible altitude du plancher du cratère (4,45 km au-dessous du niveau moyen) : si de l'eau a circulé à la surface de Mars, elle s'est concentrée dans les parties les plus basses
• la présence de sulfates et d'argiles dans les parties les plus basses du pic central
• dans des zones plus élevées, l'existence de terrains fracturés comblés par des eaux saturées en minéraux

Les strates visibles sur le mont central permettent de penser que celui-ci constitue un témoin de l'histoire géologique de la planète depuis l'impact qui a créé le cratère il y a environ 3 milliards d'années. On devrait y retrouver superposés les dépôts laissés par chaque période : les couches les plus anciennes devraient se situer à la base de la montagne. Les processus ayant abouti aux différentes formations observées ne sont toutefois pas identifiés de manière certaine.

Les différentes zones géologiques

Les zones du cratère qui intéressent en premier lieu les scientifiques sont situées sur les flancs du mont central à l'extérieur de la zone d'atterrissage du rover ; celui-ci ne pouvait pas y atterrir directement car la pente est trop importante. Mais Curiosity dispose, de manière nominale, d'une autonomie de 20 km suffisante pour lui permettre d'atteindre ces lieux. Par ailleurs, des sites géologiques intéressants ont également été identifiés à l'intérieur de la zone d'atterrissage.  

Les activités du rover

Les contraintes dont doit tenir compte Curiosity imposent un rythme plutôt lent des activités. Les éléments transmis la veille par le rover contribuent parfois à fixer l'objectif principal de la journée - transit entre deux sites, reconnaissance, approche d'une cible, étude in situ, analyse d'un échantillon dans le mini-laboratoire - mais surtout permettent de finaliser le détail des tâches à enchaîner.

Les principales activités sont :

• déplacement entre deux sites à étudier
• reconnaissance d'un site
• positionnement près d'un échantillon de sol
• étude d'un échantillon au contact
• collecte et analyse d'un échantillon du sol

Synthèse des résultats scientifiques

• un environnement fluvio-lacustre : le site de Yellowknife Bay. Dans la petite dépression baptisée "Yellowknife Bay" située à environ 500 mètres du site d'atterrissage, les instruments de Curiosity ont permis de découvrir des dépôts fluvio-lacustres
• le paradoxe des sédiments de composition basaltique. En date d'octobre 2014 toutes les roches examinées sur le site d'atterrissage par les instruments de Curiosity sont de type sédimentaire c'est-à-dire qu'elles résultent de l'action de l'eau et de l'érosion éolienne (action du vent). Jake Matijevic était la seule roche considérée au moment de sa découverte comme d'origine magmatique (un basalte), mais une observation plus poussée réalisée par le responsable scientifique de l'instrument MAHLI, a conclu récemment qu'il s'agissait en fait d'un grès grossier c'est-à-dire une roche sédimentaire (toutefois cette conclusion ne fait pas l'unanimité). Ces sédiments se sont formés en partie sous l'action de l'eau courante comme à Yellowknife Bay ou de processus éoliens comme à Shaler. Des strates sédimentaires bien marquées ont été observées par exemple à Kimberley. Nombre de ces roches, que ce soient des grès fins ou grossiers ou des mudstones, comportent des fractures remplies de minéraux riches en eau.

• échappement de l'atmosphère. Les mesures des instruments de Curiosity ont permis de confirmer le scénario d'un échappement de l'atmosphère marsienne originelle dans l'espace.
• origine de l'eau et de l'hydrogène observés. Au cours des missions précédentes des réservoirs d'eau ont été observés à de nombreux endroits de la surface de la planète. Les observations effectuées avec les instruments ChemCam ont démontré que le sol martien est constitué en partie de grains riches en fer et magnésium hydratés. L'eau ainsi stockée pourrait constituer une grande partie de l'eau stockée en surface.
• conditions atmosphériques présentes. L'instrument REMS effectue des mesures en continu de la température, de l'humidité. Pour la période comprise entre mi-août 2012 et février 2013 soit durant une saison martienne allant de la fin de l'hiver à la fin du printemps, les capteurs indiquent une température pratiquement constante avec un minimum quotidien à −70 °C et un maximum à 0 °C.
• rayonnement ionisant à la surface de Mars. L'instrument RAD de Curiosity a mesuré le rayonnement cosmique reçu durant le transit entre la Terre et Mars et lors du séjour sur Mars sur une période d'environ 300 jours. La surface de la planète est beaucoup moins bien protégée du rayonnement cosmique que celle de la Terre car Mars n'a pas de champ magnétique pour repousser les particules ionisantes et son atmosphère, beaucoup plus ténue, représente moins de 1 % de celle de la Terre. Le rayonnement d'origine galactique est constitué de particules (ions, électrons) qui peuvent pénétrer de plusieurs mètres dans le sol martien tandis que les particules d'origine solaire sont généralement bloquées par la surface. Sauf épisode solaire violent le rayonnement solaire perd même l'essentiel de son énergie en traversant l'atmosphère martienne.
• un paysage façonné par les lacs et les rivières. Depuis le début de la mission, les caméras du rover montrent des vestiges de petits cours d'eau qui viennent accumuler du sable et de l'argile au pied du mont Sharp en formant des deltas. Après avoir observé des centaines de couches superposées à la base du mont, les scientifiques émettent l'hypothèse que le mont était occupé autrefois par un lac de grande taille progressivement comblé par les sédiments déposés par les cours d'eau. Le processus se serait déroulé sur des dizaines de millions d'années. La présence de ce lac indique que Mars a été suffisamment chaude pour maintenir de l'eau liquide sur de longues périodes sans qu'on puisse expliquer les mécanismes météorologiques qui auraient pu le permettre.
• détection de lâchers de méthane. La présence de méthane dans l'atmosphère de Mars est un sujet qui fait controverse depuis 1969, l'équipe scientifique de Mariner 7 ayant annoncé que le spectromètre de la sonde spatiale avait détecté du méthane avant de se rétracter quelques semaines plus tard. La présence de méthane est une information importante car ce gaz, qui est détruit dans un intervalle de temps court d'un point de vue géologique, résulte soit d'une activité volcanique soit de processus organiques présents ou passés.

 

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