Les deux petites lunes de Mars, Phobos (environ 22 km de diamètre) et Déimos (environ 13 km de diamètre), intriguent les scientifiques depuis des décennies, leur origine restant un sujet de débat. Quelques avoir proposé qu’ils pourraient être constitués de débris résiduels produits par une planète ou un gros astéroïde s’écrasant sur la surface de Mars (#TeamImpact).
Une hypothèse opposée (#TeamCapture) suggère cependant que les lunes seraient des astéroïdes qui ont été capturés par l’attraction gravitationnelle de Mars et ont été piégés en orbite.
Pour résoudre le mystère, nous aurons besoin de matériaux provenant de la surface des lunes pour des analyses analytiques sur Terre. Heureusement, l’Agence japonaise d’exploration aérospatiale (Jaxa) va lancer une mission, nommée « Exploration de la Lune martienne » (MMX), vers Phobos et Deimos en septembre 2024. La mission sera portée par une fusée de nouvelle conception, la H-3qui est encore en cours de développement.
Le vaisseau spatial devrait atteindre l’orbite martienne en 2025, après quoi il orbitera autour de Phobos et collectera enfin des matériaux à sa surface avant de revenir sur Terre d’ici 2029.
Cela en fera la prochaine d’une série de missions récentes ramenant du matériel de l’espace sur Terre, faisant suite à la mission réussie de Jaxa vers astéroïde Ryugu (Hayabusa2), ainsi que la mission Osiris-Rex de la NASA vers l’astéroïde Bennu et la mission Chang’e 5 de l’Agence spatiale chinoise vers la Lune.
Cadeaux
Si une origine d’impact se produisait effectivement, nous nous attendrions à trouver sur Phobos un matériau similaire à celui trouvé sur Mars. Bien que nous n’ayons pas (encore) de matériaux renvoyés directement de Mars, nous avons la chance d’avoir des roches qui ont été éjectées de sa surface et qui ont finalement trouvé leur chemin vers la Terre.
Ces météorites pourraient donc être similaires au matériel renvoyé par Phobos, offrant une comparaison fantastique.
Cependant, dans le cas d’un astéroïde capturé, nous sommes plus susceptibles de trouver du matériel sur Phobos que l’on trouve sur d’autres astéroïdes de notre système solaire. L’hypothèse dominante dans le groupe #TeamCapture est que les lunes seraient constituées de la même roche que les météorites, appelées chondrite carbonée. Heureusement, nous disposons de nombreuses météorites et échantillons de ce type que nous pourrions comparer avec le matériau Phobos.
La comparaison des météorites et du matériel ramené de Phobos sera un outil fantastique pour nous aider à comprendre l’origine des deux lunes. Une fois que nous avons le matériel en laboratoire, des techniques analytiques rigoureuses peuvent être appliquées aux échantillons.
L’une de ces techniques est l’analyse des isotopes de l’oxygène. Les isotopes sont des versions d’éléments dont les noyaux contiennent plus ou moins de particules appelées neutrons. L’oxygène, par exemple, possède trois isotopes stables, avec des masses atomiques de 16, 17 et 18.
La somme des rapports isotopiques oxygène-17/oxygène-16 et oxygène-18/oxygène-16 est notée Δ17O et est caractéristique d’objets parents spécifiques. Selon l’endroit du système solaire où se forme un corps rocheux, une composition distincte en oxygène est acquise et retenue dans les roches. Par exemple, les roches de la Terre ont un Δ17O d’environ 0, tandis que les météorites de Mars ont un Δ17O d’environ ~0,3. Par conséquent, les roches des météorites terrestres et martiennes peut être facilement séparé l’un de l’autre.
Si Phobos se formait au même endroit ou au moins à un endroit similaire à celui de Mars dans le système solaire, nous nous attendrions à ce que la composition du matériau ramené par MMX ait également un Δ17O d’environ 0,3.
Comme mentionné précédemment, #TeamCapture suggère une origine carbonée de type chondrite pour Phobos. Toutes les chondrites carbonées connues étudiées par les scientifiques ont révélé isotopique négatif Δ17O, allant de -0,5 jusqu’à -4. L’oxygène peut donc être un outil extrêmement puissant pour déchiffrer l’origine des lunes de Mars, et devrait constituer une priorité élevée pour la mission une fois le matériel restitué sur Terre.
Si Phobos représente effectivement un ancien fragment de Mars, il pourrait constituer le matériau martien le plus primitif. Mars a connu un large éventail de processus qui ont altéré les roches à sa surface, notamment l’érosion éolienne et l’altération de l’eau. Sur la base de caractéristiques telles que les lits de rivières asséchés observés depuis des orbiteurs tels que Viking, il est clair que l’eau sur Mars a déjà existé.
Cette eau provient probablement d’un mélange d’astéroïdes et de comètes, ainsi que d’une activité volcanique. Mars conservait également une atmosphère épaisse, ce qui permettait à l’eau d’être présente sous forme liquide à la surface de la planète.
Phobos, en revanche, est resté un corps sans air où aucun processus tel qu’une contamination par l’eau ne s’est produit (bien que des événements d’impact mineurs aient pu avoir lieu). Cela signifie que les échantillons renvoyés de Phobos pourraient fournir des informations extrêmement importantes sur la teneur en eau d’origine de Mars et ouvrir une fenêtre sur les processus survenus au début du système solaire.
MMX est l’une des missions planifiées les plus passionnantes de l’exploration spatiale. À moins d’un an de la fin, nous croisons déjà les doigts pour un lancement, une acquisition et un retour d’échantillons réussis. De nombreux scientifiques, dont moi-même, adoreraient avoir un jour la possibilité d’étudier ces échantillons.
Cet article est republié à partir de La conversation sous licence Creative Commons. Lis le article original.