L’exploration récente de Mars

Lac sur Mars
Une image obtenue en février 2005 par la sonde Mars Express de l’ESA, où l’on voit un lac de glace d’eau au centre d’un cratère de 35 kilomètres de diamètre. Ce lac est présent en permanence car la température et la pression locales ne permettent pas à la glace d’eau de se sublimer. Crédit : ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum)

La sonde Mars Odyssey

La sonde Mars Odyssey, fut lancée le 7 avril 2001, mise en orbite autour de Mars le 24 octobre 2001 et est toujours opérationnelle. Sa mission principale est d’étudier la distribution des minéraux sur la surface de la planète (en particulier les minéraux qui pourraient s’être formés en présence d’eau), d’identifier la présence d’une vingtaine d’éléments chimiques, et d’étudier les radiations solaires au niveau de Mars.

L’un des premiers résultats de cette mission fut de détecter en 2002 de larges dépôts d’hydrogène dans le sous-sol de la planète, probablement de la glace d’eau.

La sonde Mars Express

La sonde européenne Mars Express décolla le 2 Juin 2003 et atteint Mars le 25 décembre 2003. Sa mission consiste à cartographier la surface de Mars, à y étudier la distribution des minéraux, à analyser la structure du sous-sol martien sur une profondeur de quelques kilomètres, mais aussi à étudier l’atmosphère de Mars, en particulier sa circulation globale, son interaction avec le sol et avec le vent solaire.

Sa première grande découverte fut de démontrer directement la présence de glace d’eau lors de ses premières observations de la calotte du pôle sud en 2004.

Les rovers Spirit et Opportunity

Les rovers Spirit et Opportunity, lancés respectivement le 10 Juin et le 7 juillet 2003, atterrirent les 4 et 25 janvier 2004.

Spirit arriva dans le cratère Gusev, un cratère de 160 kilomètres de diamètre formé il y a 3 ou 4 milliards d’années à 15 degrés au sud de l’équateur de Mars. Le cratère fut choisi car il pourrait s’agir du site d’un ancien lac.

Opportunity atterrit dans un petit cratère de 22 mètres de diamètre appelé Eagle dans la plaine Meridiani Planum, à deux degrés au sud de l’équateur mais du coté opposé de la planète. Ce site fut choisi car les observations en orbite y avaient détecté la présence d’hématite, un minéral qui se forme généralement en présence d’eau.

Les deux rovers ont accumulé une quantité de données et d’images impressionnante. Spirit ne trouva pas de preuve de l’existence passée d’un lac à son point d’atterrissage, juste une simple plaine basaltique. Mais après une expédition vers des collines à trois kilomètres de là, il découvrit des preuves chimiques et morphologiques d’une histoire géologique plus complexe ayant probablement impliqué la présence d’eau.

Opportunity fut plus chanceux et tomba dès son arrivée sur des affleurements dont l’analyse indiqua que les roches avaient été modifiées par une exposition à des quantités significatives d’eau. Plus tard, le rover descendit dans le cratère Endurance (130 mètres de diamètre) et découvrit une section verticale de 10 mètres qui révéla aussi des changements graduels dans la composition chimique et la morphologie des roches.

La dernière communication avec le rover Spirit date du 22 mars 2010, juste avant l’arrivée d’une période hivernale. Du fait de la mauvaise orientation de ses panneaux solaires après un enlisement en avril 2009, le rover n’a pas pu générer assez d’énergie pendant cet hiver et ses circuits électroniques ont probablement succombé au froid. Sa mission originale ne devait durer que trois mois, elle a finalement duré plus de 6 ans et le rover s’est déplacé de 7,7 kilomètres sur la planète rouge.

Le rover Opportunity se portait bien jusqu’au 10 juin 2018, lorsqu’une tempête de poussières l’a forcé à entrer en hibernation. Depuis, la sonde n’a plus répondu aux tentatives de communications. Si la mission est terminée pour de bon, elle aura duré plus de 14 ans et le rover aura parcouru 45 kilomètres sur Mars.

La sonde Mars Reconnaissance Orbiter

La sonde Mars Reconnaissance Orbiter fut lancée le 12 août 2005 et mise en orbite autour de la planète le 10 mars 2006. Sa mission consiste à cartographier la surface de Mars avec une résolution jusque là inégalée, à étudier la structure des calottes polaires, à chercher des preuves de la présence d’eau dans le sous-sol, et à étudier l’atmosphère et la météorologie globale de Mars.

C’est Mars Reconnaissance Orbiter qui a confirmé la présence intermittente d’eau liquide à la surface de Mars de nos jours.

L’atterrisseur Phoenix

L’atterrisseur Phoenix fut lancé le 4 août 2007, atterrit à une latitude de 68 degrés dans la région polaire nord le 25 mai 2008 et y resta opérationnel jusqu’au 10 Novembre 2008. Ses deux objectifs principaux étaient d’étudier l’histoire géologique de l’eau dans cette région et de déterminer si le sol était capable de supporter la présence d’une forme de vie.

Malgré son séjour assez court, Phoenix a récolté une moisson impressionnante de données. Il a en particulier creusé une tranchée et observé un matériau blanc se vaporiser en quatre jours, probablement de la glace d’eau souterraine qui s’est lentement sublimée (est passée directement de l’état solide à l’état gazeux).

Certaines images des pieds de l’engin ont aussi révélé ce qui pourrait être des gouttes d’eau libérées du sous-sol lors de l’atterrissage, mais aucun consensus n’a été obtenu sur cette interprétation.

Le rover Curiosity

Pour plus de détails sur la mission Curiosity, voir Curiosity.

La sonde Mangalyaan

Lancée le 5 novembre 2013, Mangalyaan (ou Mars Orbiter) est la première sonde interplanétaire de l’agence spatiale indienne ISRO. Elle a pour mission scientifique d’observer la surface et l’atmosphère de Mars en plus de ses objectifs plus techniques.

Mars par Mangalyaan
Le 28 septembre 2014, Mangalyaan nous envoie sa première image globale de Mars prise d’une distance de 75.000 kilomètres où l’on aperçoit très bien la calotte polaire de l’hémisphère sud et une tempête de poussière dans l’hémisphère nord. La zone plus sombre au centre de l’image est Meridiani Planum, la région où le rover Opportunity s’est posé. Crédit : Indian Space Research Organisation

La sonde MAVEN

MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN Mission) est une sonde de la NASA lancée le 18 novembre 2013 qui a pour objectif d’étudier l’atmosphère de Mars, son ionosphère et son interaction avec le vent solaire.

MAVEN a montré comment le vent solaire érode l’atmosphère de Mars, en particulier pendant les périodes d’éruptions solaires, un phénomène qui aura détruit l’atmosphère originelle de Mars il y a environ 3,7 milliards d’années.

La mission ExoMars

La mission russo-européenne ExoMars se déroule en deux phases. La première phase consistait en l’envoi d’une sonde, ExoMars TGO (Trace Gas Orbiter), et d’un atterrisseur fixe expérimental, Schiaparelli ou ExoMars EDM. Le lancement de l’ensemble par une fusée Proton se déroula le 14 mars 2016 et la mise en orbite de la sonde autour de Mars s’effectua le 19 octobre 2016. Depuis avril 2018, la sonde est dans son orbite circulaire finale, à une altitude d’environ 400 kilomètres, pour étudier les gaz de l’atmosphère martienne, en particulier le méthane et ses sources. Elle deviendra également un relais de communication pour la suite de la mission. L’atterrisseur Schiaparelli a malheureusement eu moins de chance et s’est écrasé sur Mars lors de son arrivée.

La seconde phase consistera en l’atterrissage d’une plate-forme fixe russe et d’un rover européen. Son lancement par une fusée Proton est prévu pour 2020. Le rover aura pour mission principale la recherche de traces de vie à travers la détection de matériaux organiques. Il sera en particulier muni d’une foreuse qui lui permettra de sonder le sous-sol de Mars jusqu’à une profondeur de deux mètres, où les matériaux sont mieux protégés des effets néfastes de la lumière et des autres radiations.

La mission InSight

La mission InSight consiste en un atterrisseur fixe, lancé le 5 mai 2018 par une fusée Atlas V, qui s’est posé sur Elysium Planitia, une plaine située au sud de la région volcanique d’Elysium, le 26 novembre 2018. Son objectif est d’étudier l’intérieur de la planète, en particulier grâce à un sismomètre et à une sonde de mesure du flux de chaleur qui pourra s’enfoncer jusqu’à 5 mètres de profondeur.