LE BILLET DU MOIS DE SEPTEMBRE 2007
Un article de Charles Frankel, géologue
(Source Ciel & Espace – Juillet 2007)

Début août, la sonde Phoenix a décollée vers mars pour relever un défi au point mort depuis des décennies : savoir si le sol martien peut permettre l'existence d'une forme de vie.

Quand une mission renaît de ses cendres ...

Phoenix est née des cendres de "Mars Polar Lander" et "Mars Surveyor". La première devait se poser près du pôle Sud, le 3 décembre 1999, mais s'est écrasée après un arrêt prématuré des rétrofusées. À la suite de cet échec, la sonde suivante, qui devait atterrir près de l'équateur, "Mars Surveyor 2001", fut annulée. Lorsque la Nasa a mis sur pied son nouveau programme de sondes martiennes Scout, l'ingénieur Peter Smith a eu l'idée d'utiliser des éléments des deux engins pour concocter une sonde "d'occasion". Phoenix reprend ainsi la plate-forme d'atterissage de "Mars Surveyor", sa caméra de descente, son bras robot et son laboratoire de chimie Meca. De "Mars Polar Lander", elle hérite du modèle de rechange du loboratoire de bord de Tega. (Ci-haut, des techniciens assemblent la sonde Phoenix, à partir d'éléments de "Mars Surveyor".

Lancement réussi ...

Lancement réussi pour la sonde Phoenix, depuis la base aérienne de Cap Canaveral, en Floride. La dernière sonde martienne américaine doit pour la première fois aller creuser le permafrost (sous-sol gelé) des régions arctiques de la planète rouge pour tenter d'y détecter la possibilité de l'émergence d'une vie. La fusée Delta 2 à deux étages s'est arrachée du pas de tir comme prévue à 5h26 (11h26, à Paris). Une dizaine de minutes plus tard, la sonde a été mise en orbite terrestre où elle devait rester environ 80 minutes. Le deuxième étage du lanceur doit se rallumer alors pour donner à Phoenix la poussée finale qui lui fera commencer son périple de 680 millions de kilomètres vers Mars où elle doit arriver le 25 mai 2008. Phoenix se posera près du pôle nord de la planète. Ce lancement était initialement prévu le 3 août mais avait dû être reporté de 24 heures en raison de mauvaises conditions météorologiques.

GREEN Valley n'a rien d'un jardin d'Éden ...

GREEN Valley n'a rien d'un jardin d'Éden. À perte de vue, tout n'est que sable ocre et rochers épars, figés dans un sol perpétuellement pris par les glaces. Même au début de l'été, alors que le Soleil culmine à 45° de hauteur à la mi-journée, la température dans cette région polaire de Mars ne s'élève jamais au-delà de -50 °C. Et pourtant, si tout se déroule comme prévu, c'est là, dans ce milieu hostile, que la sonde Phoenix cherchera les indices d'une vie martienne. En cela, elle reprendra une quête commencée en 1976 par les deux modules américains Viking. Pour la première fois, ceux-ci avaient creusé le sol de la planète rouge afin de prélever des échantillons et de les analyser sur place à la recherche de micro-organismes, vivants ou fossiles. Le résultat, mitigé, longtemps discuté, est aujourd'hui considéré comme peu probant.

Mais le 3 août, en ouvrant la fenêtre de lancement de Phoenix, la Nasa repart à l'assaut des éventuels Martiens à l'économie. Cette fois, pas question d'un programme à plus de 1 milliard de dollars : Phoenix est une sonde "recyclée" à partir des cendres de deux missions et qui aura coûté 400 millions de dollars. Malgré tout, lorsqu'en mai 2008 elle se posera sur le sol froid et dur de Green Valley les exobiologistes seront aux premières loges. L'engin, immobilisé à une latitude jamais atteinte auparavant (68° nord), ne disposera que de 150 jours pour mener ses expériences. Passé ce délai, le site replongera dans une longue nuit polaire, qui privera les panneaux solaires de Phoenix de toute énergie.

Dès son arrivée, la sonde se mettra donc au travail en déployant son bras mécanique et en creusant une tranchée dont les parois seront examinées au microscope. La taille et la nature des particules observées devraient nous renseigner sur l'hypothèse d'un océan recouvrant jadis tout l'hémisphère boréal de Mars. De fines particules argileuses et d'autres minéraux hydratés conforteraient cette idée, alors que des grains minéraux plus grossiers et arrondis indiqueraient plutôt le travail d'une ancienne rivière. Après ce premier coup d'oeil, le bras de Phoenix livrera des échantillons de sol glacé aux deux laboratoires de bord. Dans le premier Tega, huit mini fours - de la taille d'une cartouche de stylo - vaporiseront les prélèvements et dirigeront leurs effluves vers un spectromètre de masse qui identifiera leurs constituants. Ainsi pourra-t-on repérer d'éventuelles molécules organiques, indispensables à toute activité biologique. Leur présence ne sera pas le signe d'une vie martienne, mais au moins l'indication qu'une telle vie est possible. Poussant plus loin la précision, le spectromètre mesurera la proportion des différents isotopes de carbone, d'oxygène, d'hydrogène et d'azote. Le rapport carbone 12/carbone 13, notamment, est un indicateur d'activité biologique, la vie ayant une préférence marquée pour le carbone 12, plus léger. Le second laboratoire, Meca, est un véritable "kit" de jardinier. II comprend quatre éprouvettes où seront introduits des échantillons de sol en provenance de différents niveaux de la tranchée. Chacun d'eux sera dissous dans de l'eau et des capteurs mesureront l'acidité de la solution (son pH), sa teneur en sels (chlorures, bromures et sulfates), en métaux (magnésium, sodium)et en gaz dissous (oxygène, dioxyde de carbone).

Creuser une tranché dans un sol gelé ...

Le bras du robot de Phoenix mesure 2,35 m de long, avec deux segments articulés. À l'extrémité, une pelle mécanique est munie de dents pour creuser le sol, et de lames pour racler les parois de la tranchée. Il devrait creuser 5 à 7 heures par jours sur Mars, au plus fort de la journée lorsque le Soleil aura quelque peu ramoli le front de taille. Testé dans la vallée de la Mort (Californie), où la dureté du sol est jugée comparable à celle du pergélisol martien, le bras a pu excaver 25 cm en 4 heures. Les géologues espèrent atteindre 1 m de profondeur sur Mars, mais quelques décimètres seulement si la pelle rencontre des couches de glace pure.

Enfin, pour parfaire son analyse ...

Phoenix plantera des aiguilles dans les parois de la tranchée. Objectif : déterminer l'humidité variable du sol et sa conductivité électrique et thermique. Ces mesures nous éclaireront sur la capacité du sol martien à conduire la chaleur lors des réchauffements diurnes et saisonniers, et à canaliser la vapeur d'eau à travers ses multiples couches, notamment à l'interface entre glace et grains de sable. Car c'est dans cette zone frontière que la vie a le plus de chances de se développer les chercheurs n'excluant pas la formation de micro-gouttelettes d'eau liquide à cette échelle, même sous la faible pression atmosphérique martienne. Avec une telle panoplie d'instruments, même si Phoenix ri est pas habilitée à trancher une fois pour toutes la question de la vie sur Mars, on attend qu'elle fournisse au moins un début de réponse. Reste que le chemin est long jusqu'à ces précieuses informations. Certes, le site de Green Valley est idéal pour atterrir en sécurité, avec moins de 10 % de roches dépassant les 15 cm. Mais il peut encore nous jouer de mauvais tours. Ainsi, sa teneur en glace pourrait se révéler extrêmement variable localement, comme l'estime Josh Banfield, de l'université d'Arizona, d'après les mesures récoltées en infrarouge par le satellite Mars Odyssey. Phoenix peut donc tomber sur une parcelle décevante, sans glace... Le suspense durera pendant tout le voyage de la sonde : l'hiver sévit actuellement sur l'hémisphère Nord de Mars. Ses brumes et ses nuages rendent difficile l'obtention de nouvelles données. L'étude de la zone ne reprendra qu'en janvier, quatre mois seulement avant l'arrivée de Phoenix. Il sera encore temps de changer de site d'atterrissage si d'aventure Green Valley s'avère moins attrayante que prévu. "Nous continuerons à analyser les données de la mission Mars Express, confirme Ray Arvidson, responsable de la sélection des sites. Et à mesure que le ciel se dégagera, nous terminerons la couverture photographique du site à haute résolution par la sonde MRO."

Si Green Valley satisfait toujours les chercheurs, ils n'auront plus qu'à attendre les analyses sur place de Phoenix pour savoir si l'endroit porte bien son nom.

GA