Année 2005

Go, MRO, go !
[12 août - 18:00] : Alors que la NASA n'en a pas encore fini avec les rovers Spirit et Opportunity - dont la longévité ne cesse d'étonner, l'agence spatiale américaine vient de lancer avec succès une nouvelle sonde vers Mars, Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). La fenêtre de tir pour lancer MRO vers la planète Mars s'est ouverte le 10 août et devait se fermer définitivement 3 semaines plus tard, le 5 septembre 2005. Chaque jour, la période propice au lancement durait entre 30 minutes et deux heures. En raison de problèmes techniques sur le lanceur, une fusée Atlas-V 401, le lancement a été retardé de deux jours, et n'a finalement eu lieu qu'aujourd'hui.

Dans un premier temps, Lockheed Martin, la société qui fabrique les lanceurs Atlas, avait décelé une défaillance dans une unité gyroscopique de secours lors d'un test au sol. Etant donné qu'une unité similaire était montée sur le lanceur de MRO (qui porte le numéro 007), ce dernier a été immobilisé au sol pour 24 heures, laissant ainsi passer la fenêtre de tir du 10 août. Le jour suivant, une dégradation des conditions météorologiques à Cap Canaveral est venue perturber le déroulement des opérations, et a forcé la NASA à évacuer temporairement le pas de tir. Lors de la reprise du compte à rebours, la défaillance d'un capteur surveillant le niveau de remplissage du réservoir d'hydrogène liquide de l'étage supérieur Centaur a provoqué l'annulation du lancement. Ce dernier a finalement eu lieu le 12 août à 13h43 (heure française), depuis le pas de tir LC-41 de Cap Canaveral. Une description détaillée de la chronologie de lancement est disponible ici.

Le lanceur Atlas-V ne possède que deux étages à propulsion liquide (kérogène et oxygène pour l'étage Atlas, hydrogène et oxygène pour l'étage Centaur). Le premier étage a conduit la sonde à environ 100 kilomètres d'altitude, après avoir fonctionné pendant 4 minutes. Juste après son éjection, l'étage supérieur Centaur a pris le relais, et a injecté la sonde sur une orbite de parking à 185 kilomètres d'altitude. 35 minutes plus tard, son moteur s'est à nouveau allumé pour extraire l'orbiteur du champ de gravité terrestre et le catapulter à vive allure vers son objectif, la planète rouge.

C'est la première fois qu'une imposante fusée Atlas-V est utilisée pour lancer une sonde martienne. Et pour cause : Mars Reconnaissance Orbiter pèse plus de 2 tonnes, un monstre comparé aux précédents orbiteurs ! Cependant, les fusées Atlas ont été utilisées très tôt dans l’exploration du système solaire, et la vénérable sonde américaine Mariner 4, qui réalisa le premier survol de Mars en juillet 1965, fut par exemple propulsée par une Atlas.

Le lancement de MRO marque pour la sonde le début d'un long voyage interplanétaire de 7 mois, au terme duquel elle se placera en orbite autour de la planète rouge. lors de son arrivée au mois de mars 2006, elle se trouvera en agréable compagnie : trois orbiteurs tournent déjà effectivement autour de la planète rouge (deux américains, Mars Global Surveyor et Mars Odyssey, et un européen, Mars Express), sans compter les deux rovers Spirit et Opportunity qui continuent de s'activer au sol. Si la délicate manoeuvre d'insertion orbitale se déroule sans accroc, la Terre aura donc six émissaires robotiques en action dans le système martien, du jamais vu !

MRO embarque six instruments scientifiques, dont une super caméra (HiRISE), qui, combinée à une orbite très basse (255 km d'altitude), sera capable de photographier des objets de la taille d'un bureau à la surface de la planète rouge. MRO est également doté d'un radar, SHARAD, complémentaire de celui qui équipe la sonde Mars Express (MARSIS). La sonde emporte également un instrument qui a déjà volé 2 fois sans succès. Ce sondeur atmosphérique (MCS), capable de mesurer la température, la pression, la teneur en poussière et vapeur d'eau de l'air martien était présent sur Mars Observer et Mars Climate Orbiter, deux sondes qui ont disparues lors de leur mise en orbite. Espérons pour les scientifiques responsables de cet instrument que la troisième fois sera la bonne !

Les objectifs scientifiques de MRO sont multiples. Grâce à ses puissants instruments, la sonde va sonder l'atmosphère, la surface et le sous-sol de la planète Mars dans de nombreuses longueurs d'ondes (ultraviolet, visible, infrarouge, radio) pour y trouver des traces d'eau, ce qui lui permettra de définir les endroits qui ont été (ou qui sont encore) propices au développement de formes de vie. Mars Reconnaissance Orbiter devra également caractériser avec une grande précision les sites d'atterrissages des futures missions, comme le super laboratoire mobile de la NASA (MSL) prévu pour 2011. Grâce à sa super caméra, MRO pourrait également être capable de retrouver les sondes Mars Polar Lander et Beagle 2, qui se sont respectivement évanouies dans des conditions mystérieuses en décembre 1999 et décembre 2003.

Hormis sa super caméra, l'autre caractéristique exceptionnelle de MRO est la taille de son antenne grand gain. Avec un diamètre de 3 mètres, cette dernière va véritablement noyer les scientifiques sous des flots de données. A elle seule, cette mission devrait retransmettre vers la Terre quelques 34 térabits de données, soit cinq fois plus que l'ensemble des informations renvoyées par la totalité des sondes martiennes depuis le début de la conquête spatiale. Outre la transmission de ses propres données, MRO servira également de satellite de télécommunication et relayera vers la Terre les informations fournies par les futurs rovers et sondes martiens, comme Phoenix (2007) ou MSL (2011), ou même les rovers Spirit et Opportunity si ces derniers sont encore opérationnels en 2006.

Les capacités de télécommunication de MRO sont d'autant plus cruciales pour la NASA que cette dernière a récemment annulé la mission Mars Telecommunication Orbiter (MTO), initialement prévue pour 2009. Cette mission ambitieuse devait créer une véritable autoroute de données entre la Terre et Mars. L'agence spatiale américaine espère que MRO pourra rester en service jusqu'en 2015, soit 5 ans après la fin officielle de la mission (décembre 2010).

MRO possède enfin des capacités de guidage et de navigation, et servira donc également de phare martien pour les prochaines sondes, qui pourront ainsi aborder la planète rouge avec plus de sérénité.

Le retour de Mars Polar Lander
[8 mai - 17:30] : La sonde Mars Global Surveyor, et plus particulièrement l'équipe en charge de sa caméra MOC, vient d'accomplir un nouvel exploit. Les employés de Malin Space Science Systems (MSSS) viennent effectivement de retrouver la sonde Mars Polar Lander, plus de 6 années après sa disparition au-dessus du pôle sud de Mars, le 3 décembre 1999.

Ayant eu lieu 3 mois seulement après la désintégration du satellite météorologique Mars Climate Orbiter, la perte de Mars Polar Lander fut durement ressentie par la NASA, d'autant que les ingénieurs n'ont jamais pu avoir la moindre certitude quand à la cause du crash de la sonde. Cette dernière, construite sous la bannière du "faster, better, cheaper" chère à la NASA, n'avait pas été dotée d'un émetteur radio capable de renseigner la Terre sur le bon déroulement de l'atterrissage. Le succès de la mission ne faisant aucun doute après la réussite de Pathfinder, un tel dispositif n'avait pas été jugé utile. Personne n'osait alors imaginer qu'un examen post mortem allait être nécessaire ... Une leçon que l'agence spatiale américaine aura payé au plus haut prix, et que d'autres oublieront très vite : la même erreur sera effectivement commise par les britanniques 4 années plus tard avec la sonde Beagle 2 !

Après le désastre du 3 décembre, Les ingénieurs s'étaient perdus en conjecture, avant d'identifier un dysfonctionnement sérieux sur l'atterrisseur. La commission d'enquête avait conclu que la perte de Mars Polar Lander était due à une coupure prématurée des rétrofusées, ce qui avait conduit la sonde à terminer son atterrissage en chute libre. Après avoir parcouru avec succès plus de 400 millions de kilomètres dans l'espace interplanétaire, Mars Polar Lander avait échoué à quelques dizaines de mètres du sol martien, à cause d'une simple erreur de programmation passée inaperçue durant les tests !  La perte de la sonde fut officiellement annoncée le 17 janvier 2000. L'atterrisseur Mars Surveyor 2001, basé sur la même plateforme que Mars Polar Lander, fut annulé, et la totalité du programme d'exploration martien remis en question.

Pour en apprendre le plus possible sur les circonstances du drame, la NASA n'avait pas ménagé ses efforts. Tandis que de nombreux radio-télescopes tentaient désespérément de rentrer en contact avec l'atterrisseur, la sonde Mars Global Surveyor fut programmée pour prendre des images à haute résolution (1,5 mètres par pixel) de la totalité de l'ellipse d'incertitude (la région ou la sonde avait 100 % de chance de se poser). Les critères utilisés pour guider la recherche étaient les suivants : la sonde devait rechercher une tache brillante, de forme irrégulière ou allongée, correspondant au parachute, l'élément le plus visible depuis l'espace. Une autre tache sombre (correspond à la région du sol martien soufflée par les rétrofusées ou au cratère en cas de crash) et comprenant en son centre une petite tache claire (l'atterrisseur lui-même) devait de plus pouvoir être identifiée à 1 kilomètre du parachute. En 2000, un candidat avait fini par être identifié, mais la résolution n'était pas suffisante pour trancher, et même les experts de la NGA (National Geospatial-Intelligence Agency, l'ancienne NIMA), une agence gouvernementale spécialisée dans le traitement des images des satellites espions et appelée en renfort, avaient du baisser les bras.

En 2004, l'observation spectaculaire par la sonde Mars Global Surveyor des rovers Spirit et Opportunity, qui se sont posés avec succès dans le cratère d'impact de Gusev et les plaines sablonneuses de Terra Meridiani, a permis de recueillir de nombreuses informations utiles sur la manière dont les sondes martiennes apparaissent depuis l'orbite (comme la brillance du parachute suivant les conditions d'éclairage et l'angle de prise de vue, ou l'aspect du sol après l'atterrissage). Les ingénieurs du MSSS avaient bien déjà tenté de s'entraîner sur la petite sonde Pathfinder, mais les deux rovers ont donné des résultats bien plus concluants.

Après réexamen de la zone suspectée en 2000 par la sonde Mars Global Surveyor, les ingénieurs ont du se rendre à l'évidence : les taches observées peuvent tout à fait correspondre à l'atterrisseur lui-même, et à son parachute ! (il serait d'ailleurs intéressant de savoir si cette zone était la même que celle ou la NGA avait cru retrouver Mars Polar Lander en 2001). Même si les images restent décevantes (il ne s'agit que de quelques taches à la surface de Mars, sans qu'aucun détail particulier ne saute aux yeux), elles sont particulièrement précieuses pour tenter de comprendre ce qui a frappé Mars Polar Lander dans sa course vers l'antarctique martien. Apparemment, l'atterrissage s'est bien déroulé, du moins jusqu'au largage du parachute et à l'allumage des rétrofusées. La zone sombre semble indiquer que les rétrofusées se sont bel et bien allumées, sans qu'il soit possible de savoir combien de temps elles ont fonctionné avant de s'arrêter.

Si l'hypothèse de la commission d'enquête est correcte, la coupure accidentelle des moteurs a du avoir lieu à 40 mètres d'altitude. Un capteur situé à l'extrémité des pieds et fortement secoué lors de leur déploiement à quelques kilomètres de la surface, a envoyé un signal à l'ordinateur de bord, pour lui indiquer (à tort) que la surface martienne venait d'être atteinte. Juste après l'allumage des rétrofusées, l'ordinateur de bord a commencé à rechercher si un message indiquant un contact avec le sol était arrivé. Comme c'était le cas, il a aussitôt coupé les moteurs, signant ainsi l'arrêt de mort de la sonde.

Malgré tout, la petite tache brillante semble indiquer que l'atterrisseur est arrivé au sol plus ou moins en un seul morceau, ce qui est intriguant. Mars Polar Lander a-t-il survécu à sa chute libre ? Les délicats composant électroniques ont-ils été irrémédiablement endommagés ou les ingénieurs auraient-ils pu renouer le contact avec la sonde ? Et si la sonde est effectivement parvenue jusqu'à la surface de Mars, qu'est-il advenu des petits pénétrateurs Deep Space 2 qui l'accompagnaient ?

Si les images obtenues par la sonde Mars Global Surveyor laissent en suspens de nombreuses questions, elles sont particulièrement importantes pour les observations futures, qui permettront de confirmer la découverte de Mars Global Surveyor.

En 2003, les ingénieurs du Malin Space Science System ont mis au point un mode permettant de tripler la résolution des images de la caméra MOC dans la direction nord sud. Baptisées cPROTO, cette technique a permis de réaliser des images bluffantes des rovers Spirit et Opportunity. Pour réaliser ces images à haute résolution, les ingénieurs doivent cependant savoir précisément ou pointer la caméra (la cartographie complète de l'ellipse d'atterrissage avec cette technique prendrait effectivement ... 60 ans !). Avec la localisation probable de Mars Polar Lander, une image cPROTO de la zone devrait pouvoir être obtenue dans les prochains mois. Et en août 2005, la sonde Mars Reconnaissance Orbiter décollera vers la planète Mars. Nul doute que sa super caméra, capable de prendre des images avec une résolution six fois plus élevée que celle de Mars Global Surveyor, ne manquera pas de photographier ce revenant qu'est Mars Polar Lander.

Des vues d'Elysium, obtenues par la caméra MOC de la sonde américaine Mars Global Surveyor, avaient déjà intrigué les planétologues, et la sonde Mars Express a renforcé leur stupéfaction. Comme le prouve cette image spectaculaire, certains terrains d'Elysium semblent composés de plaques plus ou moins claires, qui donnent à la surface un aspect marbré très esthétique. Si certains géologues estiment qu'il s'agit de plaques de lave disloquées, d'autres ont proposé une hypothèse bien plus intéressante et audacieuse.

Une équipe de scientifique, dont les travaux seront publiés en mars prochain dans la revue Nature, estime effectivement que ces plaques seraient des radeaux de glace formés suite à la prise en masse d'un ancien océan qui recouvrait jadis les plaines d'Elysium. Tout aurait commencé avec le remplissage du bassin par des eaux en furie crachées par les failles de Cerberus. Le nouvel océan se serait rapidement refroidi, et sa surface se serait figée en une immense carapace de glace. De nombreuses zones auraient alors été recouvertes par un fin manteau de poussière volcanique (émise par les volcans d'Elysium tout proche, ou par les failles de Cerberus ?), qui a joué le rôle d'un isolant en empêchant la glace de se sublimer dans l'atmosphère. La banquise s'est ensuite brisée en mille morceaux et les icebergs se sont mis à dériver, avant que la totalité de l'océan ne prenne en masse, et que le mouvement des plaques cesse.

L'océan d'Elysium serait relativement récent, puisque d'après le comptage des cratères d'impact, il se serait solidifié il y a 5 millions d'années. Sa grande jeunesse le rend donc différent de l'hypothétique océan qui a, selon certains scientifiques, submergé les plaines de l'hémisphère nord il y a des milliards d'années, quand Mars était une planète plus chaude et plus humide qu'aujourd'hui.

Deux observations laissent penser que la glace est toujours là, à quelques mètres sous la surface : les cratères d'impact de la zone semblent comblés par un matériel, et la surface est très plate, alors que l'on devrait rencontrer plus de relief si la glace avait totalement disparue. Plus que la présence de glace à l'équateur, c'est la jeunesse extrême de cet océan qui déconcerte les planétologues. Comment une planète aussi proche de la mort géologique a-t-elle pu posséder hier une étendue d'eau liquide aussi importante qu'un océan ?

Car il ne s'agit pas ici d'un lac timide, mais bel et bien d'un océan. Selon les scientifiques, les fontaines de Cerberus aurait noyé une région de 800 kilomètres sur 900 kilomètres, sous une épaisseur moyenne de 45 mètres d'eau. Si la sonde américaine Mars Odyssey a montré que la glace d'eau affleure bel et bien dans les hautes latitudes, c'est la première fois qu'une concentration de glace aussi importante est découverte dans les zones équatoriales, par définition plus sèches.

Mars Odyssey a bien détecté des concentrations d'hydrogène au niveau de la ceinture équatoriale, mais les scientifiques pensaient jusqu'à présent qu'il ne pouvait s'agir de glace libre, mais uniquement de molécules d'eau emprisonnées dans les réseaux cristallins de minéraux hydratés. L'hydrogène détecté à l'équateur pourrait donc appartenir par endroit à de la glace, même si dans le cas d'Elysium, cette dernière est hors de portée des instruments de Mars Odyssey. Cette sonde ne peut effectivement réaliser des mesures que sur le premier mètre de la surface, alors que la banquise d'Elysium est enfouie sous plusieurs mètres de cendres volcaniques.

Les planétologues attendent désormais impatiemment une confirmation de cette découverte par le radar qui équipe Mars Express. Celui-ci va finalement être déployé début mai, après de long mois d'incertitude quant à son sort. Préoccupé par le bon déroulement de son déploiement, les ingénieurs avaient effectivement pris la décision de retarder sa mise en route.

L'objectif de MARSIS est de sonder la croûte martienne sur quelques kilomètres d'épaisseur pour y détecter des poches de glace ou d'eau. Cet instrument ne peut cependant pas effectuer des mesures à proximité immédiate de la surface, et pour pouvoir détecter l'océan gelé, il faudra que ce dernier s'enfonce dans le sol sur plusieurs centaines de mètres. Si les supposés icebergs n'ont qu'une hauteur de 45 mètres, ils resteront invisibles au radar, et MARSIS ne pourra donc pas rassurer les scientifiques.

L'hypothèse de l'existence d'une banquise souterraine dans la région d'Elysium repose effectivement sur des arguments morphologiques, et rien ne prouve que l'étonnant placage de la surface corresponde bel et bien à de la glace. La prudence est d'autant plus de rigueur que le spectro-imageur Omega (dont les résultats viennent d'être publiés dans la revue Science) n'a pas décelé la moindre trace de carbonates. Lorsqu'une planète possède à la fois une atmosphère riche en CO2 et de l'eau liquide en vastes quantités (ce qui fut vraisemblablement le cas de Mars dans sa jeunesse), le CO2, après dissolution dans l'eau, donne naissance à des ions carbonates qui se combinent à d'autres ions (comme le calcium) pour former des dépôts massifs de calcaire qui s'accumulent au fond des océans ou des mers.

Or, en lieu et place des carbonates, Omega n'a trouvé que des sulfates (confirmant ainsi les résultats du rover Opportunity). Que ce soit du gypse (sulfate de calcium hydraté) au niveau de la région polaire boréale, ou de la kiesérite (sulfate de magnésium hydraté) dans Valles Marineris, ces sulfates signent plus des infiltrations souterraines ou des mers temporaires ayant connu des périodes d'évaporation, que des océans comme ceux que l'on connaît sur Terre. Certes, les planétologues n'en sont plus à une contradiction près concernant la planète rouge, mais force est de constater que l'omniprésence des sulfates, et non des carbonates, a quand même quelque chose de singulier. Tout aussi intriguant est le fait qu'Omega a bien détecté des argiles, mais de manière locale, et non pas sur de grandes étendues, alors que les argiles sont, avec les carbonates, les deux principaux sédiments qui recouvrent le fond des océans ...

Des mesures physiques et chimiques seront donc nécessaires pour savoir si les plaques d'Elysium constituent effectivement la surface disloquée et gelée d'un ancien océan, ou si les scientifiques ont encore été une fois de plus abusés par le mirage de l'eau martienne. Si l'existence d'un océan congelé sur Elysium est confirmée, cette région deviendra l'une des cibles prioritaires pour la recherche d'une vie martienne, passée ou présente. L'affaire est d'autant plus intéressante qu'Elysium est justement l'un des secteurs de la planète ou la sonde Mars Express a détecté la plus grande concentration de méthane. Les prochains mois promettent d'être passionnants ...

D'un point de vue historique, la Chassignite a effectivement été la première météorite martienne jamais ramassée sur Terre. Elle s'est écrasée avec fracas le 3 octobre 1815 près du village français de Chassigny sur le plateau de Langres en Haute-Marne. Comme pour marquer sa différence, la Chassignite n'a jamais cessé de se distinguer des autres météorites martiennes par une composition minéralogique bien particulière, et toutes les pierres trouvées ultérieurement ont été classées soit parmi des shergottites, soit parmi des nakhlites (à l'exception d'ALH84001, qui est décidément elle aussi une espèce à part). Ainsi, si elle est la première, la Chassignite est également la seule de sa famille. Du moins ... jusqu'à aujourd'hui.

Car la Chassignite a cessé d'être unique. Deux chasseurs de météorites français, Bruno Fectay et Carine Bidaut, ont accompli l'exploit d'en dénicher une autre dans les sables de l'Afrique du nord (ce qui porte à 33 le nombre de météorites martiennes connues à ce jour). Même sans ce coup d'éclat, le palmarès de ce jeune couple était déjà stupéfiant, puisqu'ils ont découvert par le passé pas moins de six météorites martiennes, un record absolu, qui n'est pas près d'être battu. Pour eux, la Chassignite est un peu le joyau de la couronne, et ces passionnés possèdent aujourd'hui des spécimens appartenant aux trois grandes familles de météorites martiennes.

Pesant environ 600 grammes, la chassignite se présente sous la forme de plusieurs fragments très sombres. Si des analyses sont actuellement réalisées par plusieurs équipes de part le monde, il est clair que la pierre présente des caractéristiques hors du commun. Sa couleur noirâtre est inhabituelle pour une roche volcanique constituée presque entièrement d'olivine, ce qui explique que sa nature n'ait pas été immédiatement reconnue. La pierre avait effectivement été rangée avec d'innombrables roches à l'origine météoritique douteuse, et abandonnée dans un coin. D'après les premières analyses, il semble que la pierre ait été exposée à des pressions considérables, qui sont parvenues à "voiler" l'olivine et à la transformer en un verre sombre.

La petite merveille a été affublée du sigle barbare de NWA 2737. Si ce code est le seul à être reconnu par la Meteoritical Society (seul organisme habilité à cataloguer les météorites), les scientifiques l'ont baptisé Diderot. Un bel hommage à cet encyclopédiste français qui est née à Langres, lieu de découverte de la première chassignite, et par la même de la première météorite martienne. Si elles représentent une manne financière propre à susciter bien des convoitises, les 7 météorites martiennes découvertes par Bruno Fectay et Carine Bidaut sont aussi une belle aubaine pour les scientifiques français et européens, qui disposent ainsi d'un matériau hors du commun pour tenter de percer les secrets de la planète rouge.

La collecte de météorites martiennes a effectivement longtemps été la chasse gardée de la NASA et des Etats-Unis. Très coûteuses, les campagnes de collecte en Antarctique (qui fournissent la majorité des pierres martiennes) ne peuvent être conduites que par des pays dotés d'un budget de recherche conséquent. Grâce au travail de Bruno Fectay et Carine Bidaut, les chercheurs français peuvent désormais placer sous leurs instruments d'analyses des spécimens représentatifs des trois grandes familles de météorites martiennes, et développer ainsi une expertise qui n'a plus rien à envier à celle des américains. Nul doute que ces compétences analytiques seront mises en avant si une mission internationale de retour d'échantillons martiens voit bel et bien le jour au cours de la prochaine décennie ...