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Mars, le dieu de la guerre

Le verdict de l'exploration spatiale (VI)

L'homme a envoyé des sondes d'exploration vers Mars depuis 1964, cela fait déjà plus d'un demi-siècle qu'il explore la planète Rouge par robots interposés.

Sur les 44 missions spatiales envoyées à ce jour vers Mars, 22 soit la moitié ont échoué ! C'est en 1965 que la sonde Mariner 4 survola Mars et retransmis les toutes premières photos numériques de la planète Rouge. A cette époque, les images étaient transmises par modem et reconstruites grâce aux premiers ordinateurs. Les valeurs indiquées dans les lignes de codes formatées représentaient des nuances de gris. Le fichier était ensuite envoyé sur une imprimante chargée de papier photographique. Il n'existait alors aucun moyen d'obtenir une photo couleur.

A voir : Five Ways Mariner 4 Changed Mars Exploration, JPL

Pour se divertir, au cours de la mission Mariner 4 en juillet 1965, les ingénieurs du JPL ont élaboré la première image numérique en couleurs du limbe de Mars à partir de pages de listing découpées en bandes et mises en couleur à la main ! Rassurez-vous, ils ne l'ont fait qu'une seule fois. A droite, la photo originale noir et blanc reconstruite par la NASA. On reconnait le bord de la planète et l'espace en noir ainsi que des nuages d'altitude en dessous à gauche. Il faudra attendre dix ans et l'amélioration du traitement d'image sur ordinateur pour que la NASA produise des images couleurs de Mars.

Pour l'anecdote, comme on le voit ci-dessus, à titre d'amusement les ingénieurs ont fait le pari de reconstruire une image couleur... à la main ! Les ingénieurs du JPL ont découpé des bandes de listings codés qu'ils ont assemblées sur un tableau et colorées ensuite à la main en fonction de la valeur de gris ! Il faut le voir pour le croire ! On en ferait une oeuvre d'art que ne démentiteraient pas les Pointillistes ! Heureusement, étant donné les centaines de milliers d'images à traiter à chaque mission, la technologie a évolué et de puissants systèmes informatisés de traitement d'image ont pris la relève.

Quant au mythe martien, au grand dam des fervents défenseurs de la vie extraterrestre et des ufologues, les petits hommes verts et leurs canaux se sont évanouis avec l'avènement de l'exploration spatiale.

Au début du XXe siècle et pendant près de 20 ans, les astronomes ne disposaient que de méthodes visuelles d'études, observant la planète en lumière blanche ou en infrarouge. Au cours des quarante années qui suivirent ils eurent de plus en plus recours à des méthodes d'observation photométriques, polarimétriques ou thermoélectriques. Leurs méthodes se déplacèrent ensuite vers les moyens astronautiques et aujourd'hui des astronomes pensent y débarquer des hommes.

En 1976, les sondes spatiales Viking 1 et Viking 2 de la NASA se posèrent sur Mars. Cette aventure marqua les esprits car c'était la première fois que des objets fabriqués par l'homme se posaient sur la planète Rouge tant mystifiée. Les sondes Viking sont restées actives plusieurs années à la surface de Mars, récoltant de nombreuses données sur les mouvements éoliens et les variations climatiques à sa surface. Leurs observations ont permis d’élucider bien des énigmes qui furent confirmées par les missions ultérieures.

De nombreux livres furent d'ailleurs publiés sur ces deux missions mémorables dont le célèbre livre d'Albert Ducrocq, "A la recherche d'une vie sur Mars". Mais si les chercheurs étaient a priori persuadés de trouver des traces de vie sur Mars, même fossiles, les traces chimiques découvertes au cours de ces missions n'ont pas été convaincantes et déçurent fortement les spécialistes. Ils en tirèrent la leçon et dans les années qui suivirent ils révisèrent leur méthode de recherche de traces de vie sur Mars et ailleurs.

Ci-dessus à gauche, Mars photographiée par la sonde spatiale Viking 1 à proximité de l'orbite d'insertion le 19 juin 1976. A droite, panorama photographié par Viking 1 sur le site de Chryse Planitia après les premières excavations dans le sol sablonneux. Ci-dessous à gauche, la sonde Viking 1 Lander sur le site de Chryse Planitia le 30 août 1976 par 22°N et 50°O. La caméra est orienté vers l'horizon NO. A droite, Viking 2 sur le site d'Utopia Planitia le 26 septembre 1976 et regardant vers le SSO. Sur toutes les photos prises au sol, la balance des couleurs a été établie sur une lumière blanche similaire à celle qu'on observe sur Terre sinon la tonalité réelle est orangée vert-olive (voir plus bas) et la luminosité est plus faible. Documents NASA/JPL traité par Emily Lakdawalla, NASA/Viking1/NSSDC et NASA/JPL/Viking2.

On sait aujourd'hui que les variations de teintes et de formes observées sur Mars depuis la Terre sont provoquées par les déplacements des nuages de sable durant les tempêtes martiennes. Des dépôts peuvent s'accumuler derrière les remparts des cratères où former de longues traînées si le relief fait obstacle à sa progression. Syrtis Major Planitia représente ici un exemple typique : lorsque le vent chasse le sable, on découvre un substrat rocheux plus sombre, que tous les observateurs ont dessiné sous la forme d'un large appendice sombre s'étendant vers le nord.

Il s'avère également que les poussières claires sont plus fines que les poussières sombres. Les premières s'étirent sur de longues distances tandis que les secondes sont courtes et larges. Cette activité éolienne est donc toujours active et développe une énergie considérable qui, lors des tempêtes, transporte facilement le sable sur la moitié de l'hémisphère. Il n'est donc pas étonnant que le visage de Mars change régulièrement, suivant à la fois le mouvement des marées d'équinoxes, les effets thermiques provoqués par les saisons et les effets locaux liés aux reliefs.

Le visage de Mars change également sur le plan figuré. En effet, dans le cadre de sa mission d’étude, en avril 1998 la sonde Mars Global Surveyor (MGS) fit toute la lumière sur la soi-disant formation artificielle de la région de Cydonia, le fameux site situé par 40.9°N et 9.45°O dans lequel se trouve un relief isolé représentant un visage qui fut découvert par la sonde Viking vingt deux ans plus tôt. Devant les allégations des journalistes la réaction officielle du JPL fut de dire à l'époque qu'il s'agissait d'un jeu trompeur d'ombres et de lumières sans pouvoir vraiment le démontrer.

Cydonia, le visage de Mars s'estompe

A gauche (image 035A72) et au centre, deux images du site photographié par la sonde spatiale Viking en 1976 dont voici une vue générale. La résolution est de 50 m/pixel. A droite, l'image obtenue le 5 avril 1998 par la caméra MOC de la sonde Mars Global Surveyor et dont le contraste fut accentué. La résolution sur l'image originale atteint 4.3 m/pixel, 10 fois supérieure aux meilleures images réalisées par la sonde Viking Orbiter. Cette structure mesure environ 415 mètres de haut et repose sur une base de 2.5 x 2.0 km. Cliquez ici pour charger une deuxième image en haute-résolution réalisée en avril 2001. Au grand dam des ufologues, des conspirateurs et autres dénialistes, c'est le jeu combiné de l'érosion sur un sol meuble et l'incidence de la lumière sur un relief accidenté qui ont donné cet aspect atypique à cette montagne. Documents NASA/MGS/NSSDC.

La nouvelle caméra orbitale de MGS étant dix fois plus sensible que celle équipant Viking, la NASA s’est permis de présenter une nouvelle image du “visage de Mars”, en prenant soin de la comparer à l’ancien cliché pris par Viking en 1976, sans ajouter de commentaire. De fait les images parlaient d’elles-mêmes : cette région de Mars subit une érosion si intense qu’elle sculpte littéralement les roches martiennes tendres délaissant naturellement les zones plus compactes, révélant les cratères sous-jacents et donnant à certaines montagnes des apparences trompeuses sous certains éclairages. Aujourd’hui, il faut délibérément aimer les images floues et y croire avec beaucoup de mauvaise foi pour y trouver les traces d’un visage !

Mars vue de l'espace

Mars Global Surveyor

Août 1997, Mov 3.9 Mb

Viking Orbiter

1998, Mpeg 842 Kb

Hubble

1999, Mpeg 757 Kb

Documents Solarviews/NASA/Calvin J.Hamilton et NASA/ESA/STScI.

MGS et Mars Pathfinder : Sojourner

Pour la première fois dans l'histoire de l'exploration spatiale, l'homme a établi le premier réseau de communication satellite sur une autre planète. En effet, le 11 septembre 1997 la sonde Mars Global Surveyor (MGS) se mit en orbite autour de Mars et commença sa mission photographique qui s'acheva en 2007. L'orbiter largua également le module Mars Pathfinder équipé d'un petit explorateur miniature à six roues dénommé “Sojourner”. Ce rover eut un succès mitigé car il fut mis hors service 7 jours après le début sa mission après avoir heurté un rocher comme on le voit ci-dessous.

Le 3 janvier 1999, la NASA lança la sonde orbitale Deep Space 2 (DS2) du programme New Millenium Microprobes dans le but d'étudier la météorologie martienne et de rechercher la présence d’eau. Malheureusement la sonde fut perdue lors de la rentrée atmosphérique.

Entre-temps, MGS fut rejointe en 2002 par la mission Mars Odyssey qui a déjà à son actif la découverte de lacs souterrains sur Mars, découverte qui reste à confirmer sur site. Aujourd'hui l'orbiter est toujours en activité.

Vue panoramique de la surface de Mars près des "Twin peaks" prise le 21 juillet 1997 (Sol 18) montrant le petit robot Sojourner du programme Mars Pathfinder qui buta contre le rocher Yogi le 7e jour de sa mission. Les deux pics mesurent 30-35 m de hauteur. Celui de gauche (North Twin) se situe à environ 860 m du lander Pathfinder et celui de droite (South Twin) à environ 1 km. Document NASA/JPL/Mars Pathfinder.

Mars Express

De son côté, grâce à une fusée Soyuz/Fregat, le 2 juin 2003 l'ESA lança la mission Mars Express comprenant deux sondes spatiales, un orbiter et un lander Beagle II. Malheureusement, après un voyage de 7 mois, au moment de l'atterrissage (ou "amarsissage") sur Mars, l'ESA perdit tout contact avec Beagle II, perdant par la même occasion environ 400 millions de dollars. Mais la mission Mars Express continua malgré tout grâce à l'orbiter qui est en mesure d'analyser l'atmosphère de Mars, d'effectuer des mesures du sol et du sous-sol à distance et de prendre des photographies en haute résolution grâce à la caméra stéréoscopique HRSC.

Grâce à cet orbiter et notamment à son radar et son spectromètre, l'ESA a pu estimer que la quantité d'eau glacée présente au Pôle Sud de Mars est équivalente à une couche liquide de 11 mètres d'épaisseur recouvrant toute la planète. Cette quantité est encore plus élevée au Pôle Nord de Mars.

Aujourd'hui l'orbiter de la mission Mars Express est toujours actif.

Grâce à Mars Express, régulièrement l'ESA en collaboration avec le DLR allemand et l'Université Libre de Berlin (FU berlin) nous proposent notamment des images tridimensionnelles de formations martiennes remarquables comme par exemple Valles Marineris (voir page 2), Reull Vallis (voir page 2) ou le cratère Worcester (voir page 3) qui subit une débacle gigantesque qu'on peut qualifier de méga inondation voici 3.4 à 3.6 milliards d'années, tellement puissante qu'elle transforma durablement le paysage.

La mission MER : Spirit et Opportunity

Quelques semaines après l'arrivée de la sonde Mars Express, les robots géologues Spirit et Opportunity de la mission Mars Exploration Rover (MER) lancés respectivement le 10 juin et le 7 juillet 2003 par la NASA réussirent leur atterrissage sur la planète Rouge respectivement le 4 et le 25 janvier 2004. Ils commencèrent aussitôt l'exploration géologique de leur nouvel environnement.

Fin 2009, Spirit et Opportunity avaient déjà parcouru plus de 15 km dans le désert glacé, forant, ponçant, photographiant et radiographiant les gisements intéressants dans la plaine, au fond des cratères, aux pieds des collines ou sur le versant des montagnes.

Panorama de Mars photographié par le rover Spirit le 13 janvier 2004. Document NASA/MER.

Les scientifiques perdirent le contact avec Spirit le 25 mai 2011. De violents vents et tempêtes de sable soufflant sur Mars, comme tous les rovers, Opportunity se couvrait rapidement de poussière. Par chance, en mars 2014 une violente tempête souffla la poussière qui s'était déposée sur ses panneaux solaires, augmentant ses réserves d'énergie. Malheureusement, Opportunity succomba le 10 juin 2018 à une nouvelle tempête de sable qui le congela littéralement. Sa mission fut clôturée officiellement le 13 février 2019.

En quelques années les sondes orbitales et les landers ont apporté des preuves probantes selon lesquelles de l'eau, parfois salée, a vraisemblablement coulé à la surface de Mars il y a plus de 3 milliards d'années. On a découvert des traces d'écoulements, d'alluvions, des sphérules, des structures formées par percolation, des galets, des couches sédimentaires stratifiées, etc.

On reviendra sur le sujet en bioastronomie à propos des Traces d'eau à la surface de Mars.

Vue panoramique du site de Spirit prise le 12 et 13 mars 2004 après que le robot ait parcouru 328 m jusqu'au bord du cratère Bonneville de 200 m de diamètre, une étape sur le chemin vers les montagnes jumelles situées à droite, les Columbia Hills. La couleur du ciel a été uniformisée et ne respecte pas le gradient de luminosité. Les couleurs ont été optimisées à partir d'un compositage RGB. Document NASA/JPL.

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Vue générale de l'affleurement du cratère Erebus de 350 m de diamètre et pratiquement recouvert de sable exploré sur son pourtour nord par le rover Opportunity le 26 février 2006 (Sol 744). Ce petit mur de roches mesure environ 1 m de hauteur. Les plus petites pierres plates mesurent 10 cm et renferment des concrétions et des sels. Il s'agit soit de dépôts de cendres volcaniques ou de sédiments transportés par l'eau ou le vent. De l'eau a donc peut-être coulé sur cet affleurement où l'on retrouve également de petites concrétions arrondies. La couleur du ciel a été uniformisée et ne respecte pas le gradient de luminosité. Document NASA/JPL/Cornell U.

La mission MRO et les perchlorates

En 2005, la NASA envoya la sonde spatiale Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) prospecter l'atmosphère et la surface de Mars à la recherche de traces d'eau. L'orbiter fut placé en orbite d'insertion autour de Mars le 12 mars 2006 et est toujours en activité.

MRO est l'une des plus grosses sondes spatiales jamais envoyée vers Mars. Elle dispose non seulement des moyens radio, photographique et spectrométrique classiques, mais également et pour la première fois d'un radar fabriqué par les ingénieurs italiens capable de pénétrer sous le sable pour analyser les reliefs à la recherche d'anciens lits de rivières. Cette mission représente un investissement de 720 millions de dollars.

La découverte la plus importante réalisée par la mission MRO a été faite en 2015, lorsque la NASA annonça avoir des preuves confirmant la présence d'eau liquide aujourd’hui sur la planète Rouge. Le sujet étant aussi vaste qu'intéressant, nous y reviendrons en détails dans l'article consacré aux traces d'eau à la surface de Mars.

La mission Phoenix

En mai 2008, la mission Phoenix Mars Lander débuta. Le lander Phoenix atterrit près du pôle Nord dans la région de Vastitas Borealis et eut pour mission de confirmer la présence de lacs souterrains mis en évidence par la sonde Mars Odyssey. Un puissant bras robotisé équipé d'une perceuse et d'une ponceuse et muni d'une caméra haute-résolution creusa le sol jusqu'à 1 mètre de profondeur et analysa les échantillons qui n'ont sans doute pas vu la lumière du Soleil depuis quelques milliards d'années. Il découvrit notamment des traces d'eau et de carbonate de calcium.

Phoenix trouva également des indices de l'existence probable de perchlorates dans le sol de Mars mais la découverte ne fut pas confirmée et il fallut attendre la mission MRO pour en avoir confirmation.

Le coût de la mission Phoenix s'éleva à 325 millions de dollars. La sonde spatiale cessa de fonctionner le 25 mai 2010.

La mission MSL : Curiosity

Le 26 novembre 2011, dans le cadre de la mission Mars Science Laboratory (MSL), la NASA envoya la sonde d'exploration Curiosity explorer la région martienne d'Aeolis Mensae (Mont Sharp) et du cratère Gale situés près de l'équateur. Après un voyage de plus de 6 mois, le rover se posa avec succès sur Mars (cf. cette vidéo sur YouTube) et explora la région à partir du 6 août 2012.

A voir : Curiosity Rover Report (2016): Four Years on Mars, NASA/JPL

Ci-dessus à gauche, un selfie ou autoportrait de Curiosity réalisé le 27 avril 2014 au 613e Sol. Cette image résulte du compositage de 75 photographies. Au centre, une vue panoramique de la surface de Mars et notamment d'une petite dune de sable que traversa le rover Curiosity le 9 février 2014 (538e Sol). La balance des couleurs a été établie sur une lumière blanche similaire à celle qu'on observe sur Terre. Voici la photo originale non traitée, à la lumière orangée-vert olive de Mars. A droite, une roche de 12 cm de longueur de la baie de Yellownife dans la région du cartère Gale qui s'est brisée lorsque Curiosity roula dessus, révélant sa structure interne particulière. Notez sa couleur légèrement bleutée. Photo prise par la Mastcam au 174e Sol le 31 janvier 2013. Ci-dessous à gauche, le site de Kimberley aux pieds du Mont Sharp culminant à 5500 m d'altitude (par rapport au fond du cratère) exploré par le rover Curiosity à partir du 25 mars 2014. A droite, le site de "Whale rock" aux pieds du Mont Sharp photographié le 2 novembre 2014. Concernant l'échelle, la roche en lamelles située sur la gauche mesure environ 70 cm de longueur. Sur toutes ces photos, la balance des couleurs a été établie sur une lumière blanche similaire à celle qu'on observe sur Terre. Documents NASA.JPL/Caltech, NASA/JPL, NASA/JPL/MSSS, NASA/MSL et NASA/JPL/MSSS.

Comme ses prédécesseurs, le robot a récolté des échantillons de roches et de gaz atmosphérique. Il a effectué des analyses spectrométriques pour identifier d'éventuels composants carbonés, des analyses par diffraction X et fluorescence pour identifier la nature du sol et mesuré le taux de rayonnement en surface. Curiosity est également équipé de caméras HD stéréo et couleur.

La découverte de méthane

Opportunity réalisa quelques découvertes et notamment des émissions de méthane dans une roche de surface en 2013. A leur tour Curiosity (2013) et Mars Express (2012-2014) ont détecté du méthane, respectivement ~6 ppb (parts par milliard) et ~15.5 ppb de volume de méthane, au dessus du cratère Gale (cf. "Nature", 2019). Cela correspond à environ 46 tonnes de méthane distribués sur une zone de 49000 km2. En revanche, l'orbiter ExoMars n'a pas relevé de méthane en 2018 (pas plus de 0.05 ppb).

Les différentes sources de méthane possibles sur Mars. On peut déjà éliminer le facteur éolien. Document CNRS/Marco Savary.

En 2019, l'équipe de John E. Moores de l'Université de York au Canada a rapproché les données contradictoires d'ExoMars et de Curiosity et conclut : "Nous avons pu résoudre ces différences en montrant que les concentrations de méthane étaient beaucoup plus basses dans l'atmosphère le jour et beaucoup plus élevées près de la surface de la planète la nuit, alors que le transfert de chaleur diminuait." C'est déjà un indice.

Actuellement on ignore si cette source de méthane est organique ou non car comme sur Terre, il est tout à fait possible que des roches et des gaz hydratés en soient à l'origine. En effet, sur Terre, du méthane peut s'échapper le long des failles tectoniques et des champs naturels de gaz. Il peut aussi s'agir d'une réaction temporaire entre des molécules d'eau prisonnières de la roche et un matériau comme l'olivine présent sur Mars. Comme sur Terre, ce méthane peut également être piégé dans le permafrost et dégeler épisodiquement.

Sur base des minéraux analogues à Mars, tels que le basalte d'olivine ou le plagioclase, Jan Thøgersen de l'Université Aarhus au Danemark et ses collègues ont montré dans un article publié dans la revue "Icarus" en 2019 que ces roches peuvent être oxydées et que des gaz sont ionisés au cours du processus d'érosion éolienne. Ainsi, le méthane ionisé réagit avec les surfaces minérales et s'y lie. Les chercheurs ont montré que l'atome de carbone, tel que le groupe méthyle du méthane, se lie directement à l'atome de silicium du plagioclase, qui est également un composant dominant des roches de surface martiennes. Cette réaction pourrait expliquer la détection de méthane sur Mars. Grâce à ce mécanisme, beaucoup plus efficace que les processus photochimiques, durant la période observée le méthane pourrait être soustrait de l’atmosphère et séquestré dans le sol martien.

Une chose est sûre, une étude publiée en 2019 a montré que le changement saisonnier de méthane n'est pas le résultat d'une érosion éolienne (cf. J.Telling et al., 2019). Plus récemment, selon une étude publiée en 2024, la libération de méthane souterrain dans l'atmosphère de Mars pourrait être liée à des fluctuations de la pression atmosphérique qui attirent les gaz du sous-sol. Les simulations prédisent des émissions de méthane de la surface vers l'atmosphère juste avant le lever du Soleil sur Mars, au cours de la saison estivale dans l'hémisphère nord de la planète. Cela corrobore les données de Curiosity suggérant que les niveaux de méthane fluctuaient non seulement de façon saisonnière, mais aussi quotidiennement (cf. J.P. Ortiz et al., 2024). Les recherches continuent.

A gauche, carte spectrométrique d’abondance atmosphérique du méthane détecté à la la surface de Mars en 2003. De nouvelles mesures faites entre 2012-2018 ont de nouveau détecté ces émissions mais pas aux mêmes endroits. A droite, simulation de l'érosion éolienne sur Mars. L'ampoule de quartz contient des particules de basalte d'olivine et une atmosphère semblable à celle de Mars. En secouant l'ampoule, les chercheurs simulent la saltation générée par le vent, c'est-à-dire que le vent force les grains de sable à faire de courts sauts sur la surface. Le frottement des particules crée des charges électriques. L'étoile jaune indique qu'un atome d'argon a perdu un électron. Les petites charges électriques provoquent une légère lueur propres aux particules, comme illustré dans les quatre images à droite prises dans la bande spectrale 400-1000 nm. A droite, les différentes sources de méthane possibles sur Mars. Documents NASA/M.Mumma et al. (2009) et J.Thørgersen et al. (2019) adaptés par l'auteur.

Les chercheurs ont également montré que les surfaces minérales peuvent conduire à la formation de produits chimiques réactifs tels que le peroxyde d'hydrogène (H2O2) et les radicaux oxygène, qui sont très toxiques pour les organismes vivants, y compris pour les bactéries.

Ces résultats sont importants pour évaluer la possibilité d'une vie sur ou sous la surface de Mars. A l'avenir, les chercheurs vont examiner les réactions qui se produisent avec le méthane lié et déterminer si le processus d’érosion, en plus des gaz présents dans l'atmosphère, change également ou élimine même complètement les matières organiques plus complexes, qui pourraient être créées sur Mars ou arriveraient sur Mars grâce aux météorites. Ces résultats ont donc une incidence sur notre compréhension de la préservation des matériaux organiques sur Mars et plus généralement sur la question fondamentale de la vie sur Mars, notamment en ce qui concerne l'interprétation des résultats des prochaines missions d'exploration.

En 2014, comme on le voit ci-dessous, Curiosity photographia également des roches stratifiées contenant des sédiments dans le site de Kimberley et de Whale rock situés aux pieds du Mont Sharp situé au centre du cratère qui sont également en relation avec l'ancien lac asséché qui devait remplir le cratère Gale.

A voir : Mars in 4K

Selfie du rover Curiosity à proximité de Aeolis Mons, alias le Mont Sharp situé au centre du cratère Gale et culminant à 5500 m d'altitude. Il s'agit d'une mosaïque de photos prises le 27 avril 2014 (Sol 613) par la caméra installée sur le bras robotique (MAHLI). Document NASA/JPL-Caltech/MSSS/Jason Major.

Comme expliqué plus haut, en 2012 le rover Curiosity découvrit du perchlorate de calcium dans le cratère Gale notamment, relançant le débat sur l'existence d'eau liquide sur Mars.

Notons qu'au cours de ses explorations géologiques, comme on le voit ci-dessous, en 2015 Curiosity photographia une roche pyramidale. En fait, comme le confirma l'astronome Jim Bell de l'Université d'Arizona et responsable du programme de recherche Mastcam (la caméra attachée en tête du mat du rover), ce type de relief est connu des géologues et n'est pas spécifique à Mars. Sa forme est le résultat de l'érosion éolienne. On observe des roches similaires appelées "ventifacts" sur Terre dans les endroits très venteux, notamment dans la Vallée de la Mort et en Antarctique.

Un rocher en forme de pyramide photographié par Curiosity le 7 mai 2015 à 23:03:40 UTC (Sol 978) qui alimenta de nouvelles rumeurs chez les conspirateurs et dont certains majors de la presse dont l'Huffington Post se sont fait l'écho. A gauche, l'image brute générale (le rocher pyramidal est près du centre) et l'agrandissement au centre. A droite, des "ventifacts" formés par l'érosion éolienne photographiés sur Terre dans la Vallée de la Mort. Documents NASA/JPL/MSSS et Marli Miller.

Enfin, on doit également à Curiosity la découverte en 2022 à 800 m d'altitude sur les contreforts du Mont Sharp de rides pétrifiées provoquées par des vagues. Un lac peu profond existait à cet endroit il y a plusieurs milliards d'années. On y reviendra.

Les missions Mangalyaan et MAVEN

Le 5 novembre 2013, l'agence spatiale indienne ISRO envoya sa première sonde d'exploration Mangalyaan (Mars Orbiter Mission) vers Mars. Elle atteignit l'orbite s'insertion le 24 septembre 2014. Ce projet qui coûta 74 millions d'euros a pour principal objectif de démonter que l'Inde est une puissance spatiale capable de développer un engin interplanétaire. A ce titre la mission est un succès. L'objectif scientifique est donc secondaire même si la sonde a déjà détecté des traces de composés hydratés à la surface de Mars, de l'eau dans son sous-sol et du méthane dans l'atmosphère.

A son tour, le 18 novembre 2013, la sonde orbitale MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN) de la NASA fut envoyée vers Mars pour étudier son atmosphère. Elle fut placée en orbite d'insertion le 31 septembre 2014 et commença sa mission d'une durée d'un an. Maven est placée sur une orbite basse et elliptique lui permettant de se rapprocher jusqu'à 150 km de la surface de Mars (périgée) et s'éloigner jusqu'à 6000 km (apogée). Les données recueillies durant cette mission devraient permettre aux chercheurs de déterminer l'évolution de l'atmosphère martienne. Comme les autres orbiters, Maven peut également servir de relai entre les rovers et les stations de poursuite terrestres.

Les missions TGO et InSight

Dans le cadre du programme ExoMars, l'ESA envoya un orbiter TGO (Trace Gas Orbiter) et un lander Schiaparelli sur Mars en 2016 mais le lander s'écrasa au sol au mois d'octobre suite à dysfontionnement des rétrofusées. Si les observateurs y virent un échec de la politique scientifique européenne, trop fière pour admettre ses erreurs, l'ESA préféra parler de "demi-échec" puis l'orbiter fonctionne depuis février 2018 et devrait terminer sa mission en décembre 2022. On reviendra sur les échecs à propos des retombées de l'espace.

Puis, en 2016 la NASA en collaboration avec l'ESA proposèrent la mission InSight afin d'étudier la structure interne de Mars (activité séismique et chaleur irradiée) et sa météorologie. Mais suite à un problème avec le sismomètre de l'ESA, le lancement fut reporté à 2018.

Finalement, le lander se posa avec succès sur Mars en novembre 2018 et débuta sa mission scientifique qui devrait originellement durer toute une année martienne soit environ deux années terrestres mais elle fut prolongée. Comme évoqué précédemment, InSight a déjà à son actif la détection de faibles séismes provenant de l'intérieur de la planète.

Aux dernières nouvelles (déc 2022), les deux batteries au lithium du lander Insight sont trop faibles et il ne répond plus aux commandes. Sa mission est terminée.

Les missions Tianwen-1 et Hope

Le 5 février 2021 la sonde spatiale Tianwen-1 de l'Administration spatiale nationale chinoise (CNSA) était à cinq jours de son entrée en orbite autour de Mars et transmit sa première image de la planète Rouge. L'orbiter larguera un rover dans le bassin d'impact d'Utopia Planitia, au sud du site d'atterrissage de la sonde Viking 2 de la NASA. Le rover de 240 kg équipé de panneaux solaires étudiera les caractéristiques du sol de surface et la distribution potentielle de la glace d'eau grâce à un instrument radar d'exploration souterraine. Le rover transporte également des caméras et des instruments panoramiques et multispectraux pour analyser la composition des roches. Pendant ce temps, l'orbiteur Tianwen-1 étudiera la surface de la planète rouge avec des caméras à moyenne et haute résolution et un radar de sondage, et effectuera des analyses avec un magnétomètre et des détecteurs de particules.

Enfin, le 9 février 2021, les Émirats Arabes Unis ont annoncé que leur sonde spatiale Hope était arrivée en orbite autour de Mars et commença sa manoeuvre d'insertion. Voici trois parmi les nombreuses images qu'elle nous envoya.

Mars photographiée par la sonde spatiale Hope de l'UAE. Le nord est en haut. Il s'agit de photos multispectrales (des images composites de 3 ou 4 canaux monochromes). A gauche, une photo UV-RGB prise le 2 mai 2021 et traitée par Judy Schmidt. On distingue près du terminateur dans l'hémisphère sud une tempête de poussière. Sur la gauche on distingue le cratère Oudemans ainsi que Louros Valles qui se prolonge vers Valles Marineris (dans l'obscurité). Au centre, une photo UV-RGB prise le 18 juillet 2021. On reconnait sur la gauche le volcan bouclier Olympus Mons et de bas en haut les trois volcans d'Arsia Mons, Pavonis Mons et Ascraeus Mons ainsi que le canyon sombre de Valles Marineris qui s'étend vers la région sombre de Mare Erythraeum (cf. ce planisphère). Sur les deux photos on aperçoit également des nuages blancs en altitude. A droite, une photo composite prise le 23 février 2022 à une distance d'environ 30000 km et traitée par Jason Major. Document Mohammed bin Rashid Space Centre/UAE. Voici une autre image centrée sur Mons Olympus. Documents Hope Mars Mission (HMM) et HMM/EXI/Thomas Thomopoulos.

La mission Mars 2020 : Perseverance

La NASA a également planifié la mission Mars 2020, un projet de 2.7 milliards de dollars, dont le rover Perseverance se posa avec succès le 18 février 2021 dans le cratère d'impact Jezero de 45 km de diamètre qui s'est formé il y a environ 3.7 milliards d'années. Il se situe par 18°12' N et 77°36' E, sur le flanc ouest du bassin d'impact géant d'Isidis Planitia et au nord-est de Syrtis Major (cf. ce planisphère de Mars). Jezero est un site géologique remarquable car il abrite un ancien delta composé d'argiles et formait un lac il y a environ 3.6 milliards d'années (cf. N.Mangold et al., 2021).

Le rover devrait fonctionner pendant 10 ans. Parmi les nouveautés, il est équipé d'un drone hélicoptère ultraléger nommé "Ingenuity". La mission de Perseverance consiste à prélever des échantillons de sol à la recherche de substances issues de processus biologiques comme des argiles, des carbonates et des sulfates et, idéalement, des preuves fossilisées de vie. Le rover parcourt environ 200 mètres par jour. Il stocke ses échantillons dans des tubes scellés qui seront en principe récupérés par deux missions ultérieures et ramenés sur Terre pour analyse.

A voir : Watch NASA’s Perseverance Rover Land on Mars!, (VF), JPL, 18 fév 2021

Perseverance Rover’s Descent and Touchdown on Mars, NASA

NASA’s Ingenuity Mars Helicopter: Attempting the First Powered Flight on Mars, JPL

Ci-dessus à gauche, le cratère martien Jezero de 45 km de diamètre dans lequel se posa le rover Perseverance le 18 février 2021. A droite, le delta du cratère Jezero photographié par la mastcam-z de Perseverance au Sol 422 le 28 avril 2022. On voit des reliefs sur l'autre versant du cratère disparaître dans l'atmosphère poussiéreuse par une journée venteuse. Les dunes de sable au premier plan prouvent l'action du vent. On reconnait également les traces fraîches et parallèles du rover. Ci-dessous à gauche, la première image brute transmis par Perseverance le 18 février 2021 depuis le sol de Mars. A droite, la version couleur.

Enfin, plusieurs messages, les uns ludiques les autres à portée plus universelle, furent embarqués à bord de Perseverance. Pour ne pas alourdir cette article, nous les détaillerons dans l'article suivant consacré aux messages aux extratrestres :

A lire : Les messages placés sur le rover martien Perseverance

Prochaines missions vers Mars

La mission Mars Sample Return organisée conjointement par le NASA et l'ESA devrait ramener sur Terre les échantillons récoltés par Perseverance. C'est un projet de 7 milliards de dollars mais toujours à l'état de "proposition". Deux lancements sont prévus avec deux retours sur Terre prévus en théorie vers 2026 et 2027 mais plus vraisemblablement après 2030.

A voir : NASA advances plans to bring samples back from Mars, JPL

La mission russo-européenne ExoMars 2022 (ex-ExoMars 2020) comprenant un rover devait se poser sur Mars le 10 juin 2023 avec deux ans de retard. Sa mission a pour but de découvrir d'éventuelles traces fossilisées de vie. Mais suite à la guerre en Ukraine en mars 2022, l'Europe a suspendu toute collaboration scientifique avec les Russes. La mission ExoMars 2022 est donc également suspendue.

En 2024, la JAXA prévoit de lancer la sonde spatiale MMX (Martian Moons eXploration) vers Phobos. Elle aura pour objectif d'atteindre Phobos en 2026 et y prélever des échantillons qui seront ramener sur Terre d'ici 2029. Ce sera la 47e mission spatiale vers Mars.

A son tour, l'ESA avait prévu une mission similaire en collaboration avec l'agence spatiale russe Roscomsos mais elle fut également suspendue.

Par la suite, la NASA ne devrait plus envoyer de sondes orbitales vers Mars mais uniquement des landers éventuellement associés à des véhicules mobiles sur les sites où l'on a découvert des traces d'eau.

D'ici là le Télescope Spatial Hubble (HST) et le télescope spatiale James Webb (JWST) garderont un oeil discret sur la planète Rouge.

Ajoutons pour mémoire, une éventuelle mission habitée vers Mars mais qui ne sera probablement pas planifiée avant 2045 n'en déplaise à Elon Musk ou à l'ex-président Trump qui l'envisageait déjà en 2024. En effet ce projet pharaonique n'est qu'à l'état débauche et bien des choix ne sont encore que des concepts ou tout au mieux à l'état d'épures. De plus il y a la question de la sécurité des astronautes qui n'est toujours pas garantie. On y reviendra à propos de la colonisation de Mars, un sujet qui revient périodiquement comme l'Arlésienne.

Avec toutes ces missions, cette constellation de sondes spatiales forme un réseau complexe de communication permettant à la Terre de communiquer à la fois avec les sondes orbitales et les rovers explorant Mars. Mais tout ceci ne serait pas possible sans le développement depuis les années 1990 du réseau d'antennes de poursuite du Deep Space Network.

Ceci termine notre revue générale de Mars. Nous aborderons beaucoup d'autres sujets dans d'autres articles.

Pour plus d'informations

Missions vers Mars

Jet Propulsion Laboratory

NASA Photojournal (Mars)

Mars Sample Return, ESA

Mars 2020, NASA

Les messages placés sur le rover martien Perseverance

ExoMars, ESA

InSight, NASA/ESA

Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), NASA

Mars Exploration Rover Mission (MER, Spirit, Opportunity), NASA

Spirit a quitté son module d'atterrissage pour explorer la surface de Mars.

MAVEN, NASA

Mars Express, ESA

Mars Global Surveyor (MGS), NASA

Mars Science Laboratory (MSL, Curiosity), NASA

ISRO, Agence indienne

Phoenix, NASA

Mars Polar Lander, NASA

Mars Pathfinder (Sojourner), NASA

Netlanders(et sur Nirgal), ESA/CNES

Mars Odyssey, NASA

New Millenium Program, NASA

Viking : Viking, NASA, NSSDC

1001 links (rubrique Astrophysique - Mars)

Autres ressources

Google Mars

Cartes géologiques de Mars, USGS, 2023

Geologic Map of Mars, USGS

Carte HD de Mars 2001 (6 MB) National Geographic

Carte HD de Mars (Viking) (14 MB)

La planète Mars. Histoire d'un autre monde, François Costard et al., Belin/Pour la Science, 2006

A microphone supporting LIBS investigation on Mars (PDF), JPL, 2016

NASA's Journey to Mars, NASA, 2014

Moon to Mars, A Journey to Inspire, Innovate, and Discover (PDF), NASA, 2004

Mars Trek, JPL

Geologic Map of Mars, USGS

Mars Nomenclature, USGS

Mapping the Mars Canal Mania: Cartographic Projection and The Creation of a Popular Icon, Maria D.Lane, Imago Mundi, Vol.58, 2, 2006

Mars Previewer II, logiciel

Map-A-Planet, USGS

HiRISE (Images HD de Mars)

Mars terrain, NASA

Mars Education, U.Az

Views of the Solar System, Calvin J.Hamilton

Google Earth (dont le module d'exploration de Mars en 3D)

MOLA Data Records (jusqu'à 128 pixels/degré), PDS Geosciences

Polygon Worlds ou Mars 3D (cartes 3D établies à partir des données MOLA)

Malin Space Science Systems (toutes les images de Mars)

USGS Planetary names (noms des formations martiennes)

Mars 2007 and Beyond, les futures missions vers Mars

Scenario for Possible Crewed Mission (NSSDC)

Bibliographie concernant Mars, Nirgal

Les Autres Mondes sont-ils habités ? (extrait pp.77-127), abbé Moreux, Ed. Gaston Doin, 1923

La planète Mars d'après les travaux récents (PDF), abbé Moreux, Revue Générale des Sciences, 1906.

Retour sur Mars

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