Historique de Marseille
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le 18/08/17
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L’actualité du LAM | Le cours à l’Observatoire Historique de Marseille |
| Mis à jour le 18/08/17 |
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| Curiosity | |||||||
L’arrivée de Curiosity sur Mars a été photographiée par l’orbiteur Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). On voit le parachute déployé. L’image en encadré a été retraitée pour éviter la saturation. On voit bien le rover attaché sous son parachute.
impact de l’analyse sur une roche NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona
La descente s’effectue de biais, ce qui fait que le site d’atterrissage n’est pas sur la photo. La parachute a rempli parfaitement son rôle. Il est bien gonflé et assure une descente en douceur. La photo a été prise un peu au hasard, car la position exacte du rover ne pouvait pas être déterminée. La caméra de MRO a été pointée dans la direction la plus probable, et a bien capturé l’image. L’échelle est de 33,6 cm par pixel.
Juste après l’atterrissage, une photo du site a été prise par MRO. Elle montre tout l’ensemble de descente éparpillée sur le sol.
Les éléments posés au sol NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona
La grue (sky crane) s’est écrasée au sol après avoir épuisé son carburant. Elle était prévue pour se maintenir en l’air jusqu’à ce que le cable qui portait Curiosity se détende, preuve que le rover avait touché le sol. A ce moment-là, le cable a été sectionné, libérant la grue du poids qu’elle supportait, et la précipitant donc brutalement vers le ciel. Emportée par les derniers litres de carburant, elle devait s’éloigner suffisament pour ne pas risquer de tomber sur le rover.
Plus bas, on distingue le parachute et la protection du rover. Enfin, en bas à droite se trouve le bouclier thermique qui a protégé l’ensemble pendant la traversée de l’atmosphère.
Le point d’atterrissage de Curiosity a été choisi pour ses caractéristiques géologiques. Le but de la mission est de rechercher des traces de vie, présente ou passée. Or la vie telle que nous la connaissons sur Terre a besoin d’eau pour se développer et se maintenir. On cherche donc des conditions favorable à une présence prolongée d’eau à la surface.
La planète Mars est divisée en deux hémisphères bien distincts : le sud de haute altitude et très cratérisé (donc vieux), et le nord de basse altitude et très lisse. Le passé géologique de ces deux hémisphères est donc bien différent. En tous cas, si de l’eau a ruisselé à la surface de la planète, elle a dû couler de la partie haute à la partie basse bien évidemment. Le site d’atterrissage doit donc se trouver vers la limite entre les deux hémisphères.
Photo en fausses couleurs du site d’atterrissage NASA/JPL-Caltech/UofA
On connait maintenant bien la nature géologique de Mars, et quelques sites ont été ainsi retenus pour une analyse plus approfondie. A la fin de celle-ci, le cratère Gale a été retenu. Il présente la particularité d’avoir une montagne en son centre, nommée Mont Sharp (bien visible sur la photo ci-dessus). Et cette montagne montre sur ses flancs des strates bien délimitées, qui donc mettent à jour sa structure interne. L’examen en surface de ces strates permettra de déterminer la structure géologique de la montagne, sur une longue période. C’est cet argument qui a fixé le choix.
Cette photo en fausses couleurs présente l’altimétrie du site d’atterrissage : le bleu représente les parties les plus basses, tandis que le rouge colore les hautes terres. On voit bien ainsi les pentes de la montagne centrale. L’ellipse représente la zone prévue pour l’atterrissage, et la petite croix noire indique le point où Curiosity s’est posée.
carte du site d’atterrissage NASA/JPL-Caltech/UofA
La zone triangulaire notée alluvial fan est une sorte de delta, par où l’eau provenant de la vallée Peace s’est répandue sur un terrain moins pentu. Dans cette zone, des débris chariés par le flot ont dû s’accumuler. Les observations de Curiosity ont déjà montré des cailloux arrondis par le charriage dans l’eau, prouvant la présence ancienne de tels flots. Ces écoulements ont-ils été permanent ou temporaires ? On ne le sait pas actuellement. Ils s’étendent jusqu’à la zone où le rover est parvenu peu après avoir quitté son lieu d’atterrissage.
Mont Sharp en élévation NASA/JPL-Caltech/MSSS and PSI
Les strates NASA/JPL-Caltech/MSSS and PSI
19e jour martien (25 août 2012). Les deux photos ci-dessous montrent un rocher nommé Beechey, avant et après analyse. On voit bien les trous produits par le faisceau laser dans la roche. Chaque trou a vaporisé la matière et en a excité les atomes. En se désexcitant, les atomes émettent de la lumière dont l’analyse spectrale permet de déterminer la composition élémentaire de l’échantillon.
impact de l’analyse sur une roche NASA/JPL-Caltech/LANL/ CNES/IRAP/LPGN/CNRS
L’instrument utilisé est la ChemCam (Chemistry and Camera instrument). L’analyse a été faite d’une distance de 3,5 m. Le diamètre des images est de 7,9 cm. Les 5 trous ont donné 5 analyses différentes de la même roche, dans le but de détecter une éventuelle variabilité de composition à petite échelle. Chaque point d’analyse a reçu 50 impacts laser. Les trous font 2 à 4 mm de diamètre, alors que le rayon laser ne fait que 0,43 mm à la distance de tir.
Chaque tir produit un million de watts sur la roche, en un milliardième de seconde. Bien sûr, c’est cette extrême rapidité qui permet d’obtenir une puissance pareille. Cette différence montre que l’énergie du laser permet d’évacuer la poussière et les débris mal collés.
Ce qui est intéressant est que les premières analyses (premiers tirs sur chaque cible) ont montré une grande ressemblance, alors que plus profondément des variations apparaissent : à la fois selon la profondeur dans un même trou, mais aussi d’une cible à l’autre.
L’instrument ChemCam a été conçu a Toulouse, et financé par le CNES.
Le 2 septembre 2012 (sol 27) Curiosity a atteint un affleurement qui montre des graviers aux formes arrondies, de taille centimétrique. Ces graviers ont été arrondis par frottement lors de leur transport. Leur masse élimine le vent, et le plus probable est donc qu’ils aient été charriés par de l’eau courante. On peut même déterminer la vitesse du courant, de l’ordre de 0,90 m par seconde, et sa profondeur d’un mètre.
Cette image montre des cailloux érodés par le roulement dans l’eau. La ressemblance est frappante avec des graviers roulés de la sorte sur Terre.
cailloux érodés NASA/JPL-Caltech/MSSS
Les graviers martiens atteignent quelques centimètres pour les plus gros. Les graviers sont cimentés et forment des roches, mais l’érosion les libère peu à peu, et certains tombent sur le sol où ils sont visibles. Cette roche est semblable à un conglomérat sédimentaire comme on en trouve sur Terre. Un séjour prolongé dans l’eau est nécessaire pour cimenter ces graviers.
La photo a été retouchée pour montrer une. Elle a été prise au cou balance des couleurs telle qu’elle apparaîtrait sur Terre. Ceci permet de l’interpréter plus facilement.
Chemin parcouru entre l’atterrissage et le sol 130 :
Chemin parcouru pendant les 130 premiers jours
depuis le site d’atterrissage (Bradbury Landing) NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona
Les nombres indiquent la progression du robot, en jours martiens (sols). Le nord est en haut. Peu après l’atterrissage, la sonde a testé ses intruments. Puis elle a commencé sa progression en direction générale du mont Sharp. Mais ne chemin, elle vise des cibles intermédiaires intéressantes, qui d’ailleurs sont parfois découvertes au vu des photos envoyées par la sonde elle-même. La zone nommée Glenelg est une cible importante de la mission, où des analyses précises doivent être faites en forant les roches.
La sonde s’est arrêtée au niveau d’une roche particulière nommée "Jake", en l’honneur de Jake Matijevic (ingénieur spatial américain). Cette roche est d’aspect bien particulier, qui tranche avec le site environant :
Rocher Jake NASA/JPL-Caltech/MSSS
L’aspect de ce rocher a attiré l’œil des responsables de la mission Curiosity. Sa forme anguleuse donne à penser qu’il a été brisé, probablement par l’érosion. Les faces ne sont pas identiques, parce que les vents qui les façonnent ont une direction dominante.
Cette roche est tout à fait exceptionnelle sur Mars, en ce sens qu’on n’avait jamais vu la pareille. Mais bien que rare, les roches de ce type sont bien connues sur Terre.
Son analyse a permi d’établir le graphique suivant :
Analyse spectrale NASA/JPL-Caltech/LANL/IRAP
On y remarque :
Les numéros indiquent les sols (jours martiens) d’analyse. On peut donc localiser ce traitement sur la carte. Après le tiret, c’est le numéro d’ordre de l’analyse dans la journée.
Ces mesures ont été faites à distance par l’instrument Chemcam, placé au sommet du mat du rover.
Ce rocher est étrange dans l’environnement martien. Sa composition chimique est semblable à celle de roches ignées terrestres, produites par la cristallisation d’un magma relativement riche en eau, sous haute pression. Il provient de processus à l’œuvre dans le manteau. Le refroidissement lent du magma produit une cristallisation fractionnée, et justifie son enrichissement en métaux alcalins à bas point de fusion.
L’unicité de ce rocher sur Mars pose la question de sa formation : est-elle complètement exceptionnelle, ou bien trouvera-t-on des roches semblables en abondance ailleurs sur la planète ? Le mode de formation est-il le même que celui qu’on connait sur Terre ?
Le point Glenelg a été atteint au sol 120. La sonde y a photographié un terrain montrant des strates fines, séparées du substrat et légèrement relevées. Ces affleurements sont nommés Shaler. La largeur de la photo, au premier plan, est de 90 cm.
Affleurement Shaler, dans la zone Glenelg NASA/JPL-Caltech/MSSS
Le robot a continué sa route vers une zone nommée Yellowknife Bay. Le sol de cet emplacement est différent de ce que Curiosity a observé jusque-là. Il présente une inertie thermique plus élevée, et se refroidit moins vite le soir venu. Ceci a été mesuré depuis l’orbite.
Voici une photo prise à plus courte distance. Elle montre un sol vraiment complexe :
Sol du point Shaler, dans la zone Glenelg NASA/JPL-Caltech/MSSS
Lorsqu’un courant transporte des sédiments, il produit des rides au niveau du sol, par accumulation. Ces rides sont lentement poussées vers l’aval. Mais les parties basses se consolident, et petit à petit forment des strates. Les graviers visibles sur la photo sont trop gros pour avoir été transportés par le vent.
Strates à petite échelle ; sol 137 NASA/JPL-Caltech/MSSS
Les photos ci-dessus, prises dans YellowKnife Bay au sol 137, montrent des détails du sol. On y voit, désigné par les flèches blanhes, de minuscules veines de sédiments. Les flèches noires désignent de leur côté de petites concrétions plus ou moins sphériques. Ces deux formes de dépôts sont caractéristiques de la précipitation de minéraux dans un milieu aqueux.
Lieu du premier forage NASA/JPL-Caltech/MSSS
Le site montré ci-dessus a été choisi pour effectuer le premier forage dans le sol de la planète. Il est nommé John Klein. La présence des strates alentour indique que le sous-sol doit être intéressant. La surface montre des veines blanches, que l’on pense être du sulfate de calcium : gypse s’il est hydraté, anhydrite dans le cas contraire. Ces veines semblent hydratées, et devraient donc être faites de gypse. Sur Terre, ces veines se forment par lent dépôt de sulfate amené par un léger courant d’eau chargée en sels dissous. Les rochers sont des grès, formés de graviers de différentes tailles, cimentés par un ciment naturel.
Le choix de ce site pour le premier forage tient dans la grande inertie thermique du sol, qu’il permettra sans doute de comprendre. Ceci devrait donc apporter de précieuses informations sur la planète elle-même.
La photo ci-dessous montre le site d’atterrissage de Curiosity à gauche, et le site où il se trouve au sol ??? à droite. La tache noire sur le sol à gauche a été produite par les rétrofusées de la grue qui a déposé la sonde. La point de départ de la sonde se trouve très près à doite de cette tache. Depuis ce point, on observe la trace formée de deux traits parallèle, produite par les roues du rover. Les traces se dirigent globalement vers la droite, et s’achèvent au point où se trouve le rover. Celui-ci apparaît comme la petite tache blanche cernée de noir. Le noir est produit par les roues de Curiosity. C’est en ce point que le premier forage du sol de Mars doit être fait.
Traces du rover depuis son atterrissage NASA/JPL/Univ. of Arizona/C&E Photos
Le 28 février, un incident s’est produit sur le calculateur qui gère le robot. Celui-ci s’est automatiquement mis en veille en attendant des ordres. L’analyse de la panne a conclu à un défaut de la mémoire flash (celle des clés USB). Le robot a été basculé sur le second ordinateur (il en a deux identiques pour assurer une redondance, et continuer les activités en cas de panne de l’un d’eux).
Cette panne a provoqué un retard, mais ne semble pas très grave finalement, car le rover a repris ses activités après une période de tests.
Un premier forage a été exécuté dans la région de Glenelg. Il a consisté en deux trous, un premier peu profond, le second atteignant 6 cm. La roche sédimentaire a été pulvérisée, et la poussière analysée. Elle contient du soufre, de l’azote, de l’hydrogène, de l’oxygène, du phosphore, du carbone. Les proportions de silicium, aluminium, magnésium et fer sont les mêmes que dans le basalte, roche la plus commune sur Mars. La dégradation du basalte est probablement à l’origine des roches sédimentaires de Mars.
Tous les éléments chimiques trouvés dans ce site sont nécessaires pour la vie, mais leur présence ne signifie pas qu’elle ait été présente ! La roche est formée d’argiles (au moins 20 %), de sulfates, et autres. Ces minéraux sont caractéristiques d’un environnement humide, si ce n’est aqueux.
Ces sédiments contiennent aussi de l’olivine, minéral d’origine volcanique. Or les argiles sont un produit de décomposition des laves dans l’eau. De plus, la présence de sulfate de calcium indique un milieu neutre, ou légèrement basique.
Enfin, les mesures directes ont montré une hydratation des minéraux du site, concentrée dans les veines claires. Cet emplacement, qui est un ancien lit de rivière, est bien plus hydraté que les sites alentours.
Les caractéristiques de ce site sont donc compatibles avec l’existence d’une vie passée, objet des recherches du robot. Mais aucun indice plus convaincant n’a encore été trouvé.
Le robot s’est à nouveau mis en mode sécurité le samedi 16 mars. La cause est de nature informatique encore : la taille d’un fichier ne correspondait pas à celle attendue. Cette vérification a entraîné l’arrêt des opérations pour des raisons de sécurité. Il ne s’agit donc pas cette fois d’un défaut du matériel (mémoire corrompue), mais d’une faute de programmation. La cause ayant été trouvée, elle sera corrigée par télémétrie, et ne se reproduira pas.
Le 4 avril, les communications avec la sonde seront interrompues, parce que Mars va passer derrière le Soleil. Les perturbations électromagnétiques produites par l’activité solaire pourraient entraîner des erreurs de communications, en particulier dans les commandes de pilotage envoyées journellement.
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