Révéler le climat potentiellement habitable de l’ancienne Mars est un élément clé de la mission de la NASA d’explorer et de comprendre l’inconnu, d’inspirer et de bénéficier à l’humanité – et depuis 10 ans, le rover Curiosity est sur le cas de la planète rouge.
Pour marquer l’occasion, voici cinq des découvertes les plus importantes que les scientifiques ont faites à l’aide de la suite d’instruments d’analyse d’échantillons sur Mars (SAM) de Curiosity. SAM est l’un des instruments d’astrobiologie les plus puissants de la NASA sur Mars. Conçu et construit au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, SAM recherche et mesure les molécules organiques et les éléments légers, qui sont importants pour la vie telle que nous la connaissons. Pour mener à bien cette tâche, SAM transporte des composants que les scientifiques utilisent à distance pour tester des échantillons martiens.
1. Détection de composés organiques sur Mars
Charles Malespin et Amy McAdam, chercheurs principaux et adjoints de SAM à Goddard, sont tout à fait d’accord sur la découverte la plus importante de SAM : SAM a détecté des molécules organiques dans des échantillons de roche prélevés dans le cratère Gale de Mars. Les molécules organiques (celles contenant du carbone) pourraient être utilisées comme éléments constitutifs et «nourriture» pour la vie. Leur présence sur Mars suggère que la planète aurait pu autrefois abriter la vie, si elle avait jamais été présente.
Alors que les isotopes du dioxyde de carbone et du méthane mesurés lors de certaines analyses d’échantillons SAM pourraient être cohérents avec l’activité biologique ancienne produisant les matières organiques observées, il est important de noter qu’il existe également des explications non basées sur la vie – par exemple, ce signal isotopique pourrait être le résultat d’une interaction entre la lumière ultraviolette du soleil et le dioxyde de carbone dans l’atmosphère de Mars produisant des matières organiques qui tombent à la surface, aucune vie n’est requise.
Dans l’ensemble, ces résultats motivent les études en cours et futures avec SAM et toute la suite d’instruments Curiosity, ainsi que d’autres missions planétaires à la recherche de preuves d’environnements habitables et de vie au-delà de la Terre.
2. Variabilité du méthane
À l’aide du spectromètre laser accordable de SAM, développé au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud, les scientifiques ont détecté des fluctuations de l’abondance de méthane dans l’atmosphère proche de la surface où Curiosity recueille des échantillons. Sur Terre, la majeure partie du méthane présent dans l’atmosphère y parvient grâce à des processus issus de la vie et varie en fonction des modifications des processus biologiques, mais nous ne savons pas si c’est le cas sur Mars.
Curiosity n’est pas équipé pour déterminer si le méthane qu’il a détecté provient ou non de processus biologiques, mais l’hôte des missions Red Planet continue de reconstituer le puzzle alléchant.
3. Formation rocheuse et âge d’exposition dans le cratère Gale
Curiosity n’était sur Mars que depuis un peu plus d’un an lorsque, grâce à SAM, les scientifiques ont déterminé pour la première fois l’âge de formation et l’âge d’exposition d’une roche à la surface d’une autre planète.
Les roches autour du bord du cratère Gale se sont formées il y a environ 4 milliards d’années, puis transportées sous forme de sédiments vers la baie de Yellowknife. « Ici, ils ont été enterrés et sont devenus des roches sédimentaires », a déclaré McAdam. À partir de là, les intempéries et l’érosion se sont lentement dégradées et ont exposé les roches aux radiations de surface il y a environ 70 millions d’années. En plus de fournir un aperçu des taux d’érosion de Mars, la connaissance de la durée d’exposition d’un échantillon permet aux scientifiques d’envisager d’éventuelles modifications radio-induites des composés organiques qui pourraient affecter la capacité à identifier les biosignatures potentielles.
« L’expérience de datation par âge n’était pas prévue avant le lancement », a déclaré McAdam. « Mais la flexibilité dans la conception et le fonctionnement de SAM, et le dévouement d’une équipe de scientifiques et d’ingénieurs, ont permis de le mener à bien. »
4. Retour sur l’histoire de l’eau sur Mars
SAM a également mis en lumière le passé plus humide de Mars et comment la planète s’est asséchée. L’eau est d’une importance vitale pour la vie telle que nous la connaissons, et « de multiples sources de preuves indiquent que les roches du cratère Gale enregistrent une riche histoire de l’eau », a déclaré Malespin. Une partie de cette preuve est la présence de jarosite, un minéral jaune vermeil formé uniquement dans des environnements aqueux, a déclaré McAdam. Une expérience de datation avec SAM et un autre instrument Curiosity (APXS) a trouvé la jarosite des centaines de millions d’années plus jeune que prévu.
Cette découverte suggère que même si une grande partie de la surface de Mars devenait sèche, de l’eau liquide restait sous la surface dans l’environnement du cratère Gale, prolongeant la période d’habitabilité de tout microbe martien qui aurait pu exister.
De plus, les analyses de SAM ont fourni un aperçu de la perte de l’atmosphère de Mars qui a conduit son évolution à long terme de l’état chaud et humide précoce à l’état froid et aride actuel. L’eau, H2O, contient deux atomes d’hydrogène et un atome d’oxygène. L’hydrogène peut être remplacé par une forme plus lourde de lui-même, appelée deutérium. En mesurant le rapport deutérium/hydrogène dans ses échantillons, Curiosity a découvert des preuves d’une histoire de fuite d’hydrogène et de perte d’eau sur Mars.
5. Azote biologiquement utile
Sur Terre, l’azote est un ingrédient essentiel de la recette de la vie, mais pas n’importe quel azote. Pour que la plupart des processus biologiques l’utilisent, les atomes d’azote doivent d’abord être « fixés » : libérés de leur forte tendance à n’interagir qu’avec eux-mêmes. « L’azote fixe est nécessaire à la synthèse de l’ADN, de l’ARN et des protéines », a déclaré Malespin. « Ce sont les éléments constitutifs de la vie telle que nous la connaissons. »
SAM a détecté de l’azote fixe sous forme de nitrate dans des échantillons de roche qu’il a analysés en 2015. La découverte a indiqué que de l’azote biologiquement et chimiquement utilisable était présent sur Mars il y a 3,5 milliards d’années.
« Bien que ce nitrate ait pu être produit au début de l’histoire martienne par des chocs thermiques d’impacts de météores », a déclaré McAdam, « il est possible que certains se forment aujourd’hui dans l’atmosphère martienne ».
Aucune découverte de SAM ou des autres instruments de Curiosity ne peut offrir de preuve positive d’une vie passée sur Mars, mais surtout, ces découvertes ne l’excluent pas. Plus tôt cette année, la NASA a prolongé la mission de Curiosity au moins jusqu’en 2025, permettant au rover et à son laboratoire mobile de chimie SAM de rester concentrés sur la question alléchante de l’habitabilité de Mars.