Samedi 17 décembre 2022 à 23h20, diffusion du programme Perseverance, une année sur Mars, réalisé par Alain Tixier.
Un documentaire fascinant qui couvre la première année d’exploration de la planète rouge par l’intrépide rover de la NASA, expliquée par les ingénieurs et géologues français et américains qui y participent, et des séquences tournées au Jet Propulsion Laboratory de la NASA, dans les laboratoires de l’ESA, du CNES et des universités associées, ainsi qu’à Rio Tinto en Espagne avec Michel Viso, et à Lanzarote aux Canaries avec l’astronaute Jean-François Clervoy et moi-même.
L’astronaute Jean-François Clervoy et Charles Frankel lors du tournage à Lanzarote aux Canaries.
Les analyses convergent depuis deux ans – basées à la fois sur les images prises depuis orbite et sur la surveillance sismique au sol de la sonde InSight – pour suggérer que le volcanisme sur Mars est encore bien vivant. L’essentiel du volcanisme sur la planète rouge a eu lieu lors du premier tiers de son histoire, entre 4,5 et 3 milliards d’années, avec les volcans de l’hémisphère Sud autour du bassin d’Hellas, le bombement volcanique de Tharsis et ses boucliers de lave géants dans l’hémisphère Nord, et ceux du bombement d’Elysium plus à l’est, dont l’activité principale a perduré jusqu’à quelques centaines de millions d’années seulement avant l’époque actuelle (et quelques millions d’années seulement pour quelques ultimes coulées de lave à leur pied). Or, une ultime province volcanique s’est ajoutée à cette histoire, il y a environ 350 millions d’années, au sud-est d’Elysium, représentée par des plaines volcaniques et des fissures d’extension : la zone de Cerberus Fossae. L’aspect exceptionnellement jeune de cette province suggère là aussi une activité inachevée, avec des coulées de lave, voire des fontes de glace et des inondations, vieilles de deux à trois millions d’années seulement. Le choix de cette région comme site d’atterrissage de la sonde InSight de la NASA, porteuse d’un sismomètre français, n’y a pas été étranger.
La région de Cerberus Fossae, avec l’emplacement de la sonde InSight à gauche et le rectangle blanc correspondant à l’image de l’évent volcanique ci-dessous.
Non seulement la sonde InSight a détecté que l’activité sismique de Mars est actuellement focalisée sous Cerberus Fossae, mais les images orbitales de Mars Global Surveyor ont mis en évidence des fissures entourées d’un halo de cendres noires qui témoignent de récentes éruptions explosives : les chercheurs pensent que l’âge des éruptions est inférieur à 200 000 ans, voire autour de 50 000 ans seulement (la marge d’erreur étant encore assez large dans ce genre de photo-interprétation).
La fissure éruptive et son halo de cendres noires en forme de lèvre, photographiée par l’orbiteur Mars Global Surveyor (NASA/JPL/MSSS/The Murray Lab)
Dans un article publié le 20 octobre de cette année (2022), Jeffrey Andrews-Hanna et le Français Adrien Broquet, de l’université de l’Arizona, ont modélisé l’environnement géologique de Cerberus Fossae, en se basant notamment sur le champ de gravité qui permet de deviner la structure de la croûte et du manteau sous-jacent, et proposent un panache mantellique de type point chaud à l’œuvre sous la région, s’étendant sous la croûte en une galette de roche chaude de près de 4 000 kilomètres de large, fissurant la croûte et alimentant le volcanisme en surface.
On a parlé récemment de l’impact d’un petit astéroïde d’une dizaine de mètres de diamètre sur Mars. Révélé en ce mois d’octobre 2022, l’impact a eu lieu en fait le 24 décembre 2021 dans Amazonis Planitia. Les vibrations de l’impact ont été relevés par la sonde au sol InSight, grâce au sismomètre français chargé de détecter les séismes martiens. Ce n’est pas étonnant en soi : un objet de dix mètres de diamètre frappe la Terre, avec la puissance de 5 bombes d’Hiroshima environ, tous les dix ans environ. À cause de l’épaisseur de l’atmosphère terrestre qui les freine et les désintègre, peu d’objets de cette taille percutent le sol sur Terre et laissent un cratère, mais sur Mars c’est encore le cas. Ce qui est particulièrement intéressant, c’est qu’un tel impact ait eu lieu lors des trois ans de fonctionnement de la sonde InSight et de son sismomètre, et qu’il ait émis des ondes dites « de surface » qui parcourent la croûte de Mars à faible profondeur et renseignent donc sur celle-ci : en l’occurrence qu’entre le site de l’impact dans la plaine d’Amazonis, environ 2000 km à l’est, et la sonde InSight dans Elysium, la croûte est plus dense qu’elle ne l’est aux environs immédiats de la sonde. Comme quoi la croûte martienne n’est pas identique partout, ce qui n’étonnera aucun géologue. Les planètes ne sont pas monotones.
L’impact dans Amazonis (en haut) permet d’étudier la croûte martienne entre le site de l’impact et le sismomètre de la sonde inSight (en bas)
Quant aux images, ce qui est intéressant, c’est que les quelques dizaines de mètres de profondeur excavées par l’impact, dans une région proche de l’équateur, des blocs de glace ont été rejetés en surface. Pour les vols pilotés à l’avenir, c’est encourageant : il y a de l’eau à faible profondeur même à ces faibles latitudes, pour alimenter les futures bases martiennes.
À l’instigation de Grand Angle Productions, mes compagnons de route Olivier Grunewald, photographe spécialisé des volcans, Bénédicte Menez, chercheuse de l’IPG qui étudie la microbiologie à l’œuvre dans les roches profondes, et moi-même avons effectué une expédition à travers le sud de l’Islande, du volcan Hekla au Katla et jusqu’aux abords du glacier Vatnajökull, c’est-à-dite à travers la région qui juxtapose volcanisme de rifting (genre dorsale océanique) et volcanisme de point chaud.
Outre l’intérêt spécifique des sites, nombre d’endroits renvoient directement à l’environnement volcanique martien, comme les éruptions sous-glaciaires et inondations associées, ou encore les pseudo-cratères formés par libération de vapeur d’eau lorsque des coulées de lave recouvrent des sédiments gorgés d’eau. Une aventure exceptionnelle, encadrée par d’excellents guides, qui sera relatée sur ARTE dans un programme diffusé l’an prochain.
L’éruption et la constitution d’un nouveau cône volcanique se sont déroulées sur l’île de La Palma (la plus à l’ouest dans l’archipel des Canaries), du 19 septembre au 13 décembre 2021. Étonnamment, le débit de lave et de cendres a été assez considérable en ce court laps de temps. Ma photo ci-dessous fut prise le 8 mars 2022.
Le cône le plus récent de La Palma (éruption septembre-décembre 2021 sur le Cumbre Vieja)
La nature basaltique et la fluidité de ces laves représentent bien ce que l’on observerait sur les flancs d’un volcan martien. Mais ce qui m’a le plus interpellé, ce sont les cascades de lave (aujourd’hui figées) qui ont dévalé la falaise de la côte (falaise très escarpée, taillée par érosion et glissements de terrain dans des laves plus anciennes).
Coulées de lave franchissant les falaises de La Palma
On croirait voir les cascades de lave qui dévalent les falaises d’Olympus Mons sur Mars, sur son flanc est (deux photos ci-dessous, en plan large et en perspective gros plan, Mars Express, ESA)
Cascades de lave sur la falaise d’Olympus Mons, Mars.
Outre ces aspects saisissants de l’éruption, ce nouveau volcan a bien sûr ébranlé la vie de ce qui était en fait une région de La Palma assez densément peuplée, car ensoleillée et propice aux bananeraies. Plus de 2000 bâtiments (serres comprises) ont été détruites par la lave et la cendre, et environ 500 personnes ont perdu leur domicile: la région prendra du temps à s’en remettre.
Mars, dieu de la guerre, se retrouve au cœur de l’actualité à plus d’un titre, suite à l’invasion de l’Ukraine. Le tollé de la communauté internationale et notamment de l’Europe aura raison de l’ambitieux projet européen ExoMars, qui visait à lancer le premier rover de l’ESA vers la planète rouge, courant 2022. Ce rover de 300 kg, baptisé Rosalind Franklin, devait se poser dans Oxia Planum, en bordure du bassin de Chryse, et étudier roches et minéraux à la recherche de traces de vie présentes ou passées.
Test d’intégration du rover d’ExoMars “Rosalind Franklin” sur la plateforme d’atterrissage russe “Kazachok” (ESA/Thales Alenia)
Le projet a été maintes fois retardé, de deux ans en deux ans, vu la fenêtre de tir bi-annuelle vers la planète rouge : prévu à l’origine en 2018 sur une fusée Atlas américaine, le lancement avait d’abord été repoussé à 2020, suite au forfait des Américains, l’Europe se tournant alors vers la Russie pour le lanceur ainsi que pour la plateforme d’atterrissage (Kazachok) devant délivrer ExoMars en douceur au sol. Puis ce sont les tests peu convaincants des parachutes du module de descente qui forcent le report du lancement de 2020 à septembre 2022.
Cette fois, c’est l’invasion de l’Ukraine par la Russie qui jette à bas le projet, les coopérations spatiales avec la Russie étant gelées, d’abord par la Russie qui annule tous les lancements de sa fusée commerciale Soyouz depuis Kourou en Guyane – en réaction aux sanctions décidées par l’Europe – puis par l’Europe elle-même. Si la déclaration de Josef Aschbacher, directeur de l’ESA, le 28 février 2022, est diplomatiquement prudente, spécifiant que « les sanctions et le contexte plus général rendent un lancement en 2022 très improbable », le nouveau report de la mission ne fait aucun doute. Heureusement, le rover européen n’avait pas encore été livré à Baïkonour pour intégration sur le lanceur russe Proton, de sorte qu’il n’a pas été pris en otage.
La fusée russe Proton qui devait lancer ExoMars vers la planète rouge (Roskosmos)
Ce nouveau report de la mission, à fin 2024 au plus tôt, est d’ailleurs, très probablement, un mal pour un bien. La plateforme de descente russe Kazachok avait déjà échoué dans sa tentative de poser sur Mars la sonde de l’ESA Schiaparelli en 2016 et, de fait, l’URSS et la Russie ne sont jamais parvenus à poser la moindre sonde en douceur sur Mars, alors que les États-Unis y sont parvenus huit fois sur neuf. Si les relations entre l’Europe et la Russie continuent de se détériorer, il est encore temps de changer de monture et de lancer ExoMars sur une plate-forme d’atterrissage américaine et un lanceur américain ou européen, en 2024 ou 2026. Les chances de réussite de la mission, et la force politique de l’Europe en sortiraient renforcées.
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Tournage à Lanzarote (Canaries) en ce mois de janvier avec l’astronaute Jean-François Clervoy, pour présenter l’exploration en cours de la planète rouge par le rover Perseverance. Réalisé par Alain Tixier, le programme provisoirement intitulé Une année sur Mars avec le robot Perseverance, devrait être diffusé cet automne sur ARTE. Interviennent également, sur d’autres sites, Michel Viso à Rio Tinto (Espagne), les ingénieurs au JPL de Pasadena, et bien d’autres intervenants.
L’astronaute Jean-François Clervoy et le réalisateur Alain Tixier
Le tournage à Lanzarote fut l’occasion pour moi de faire le tour et l’ascension de l’un de mes volcans favoris à Lanzarote, Bermeja, à proximité du cône éventré de Lago Verde et sa plage de sable noir (ci-dessous).
Lago verde – le lac Vert – au pied d’un volcan éventré sur la côte sud-ouest de Lanzarote.
Nous avons disposé pour le tournage d’une magnifique maquette, à échelle réduite, de Perseverance, avec roues, caméra et bras robotique télécommandés, et bien sûr d’un drone pour les prises de vue aériennes. Une escapade bienvenue sur Mars, agrémentée de discussions à bâtons rompus autour de petits plats canariotes et de l’excellent vin blanc de Lanzarote…
Le caméraman Pierre de Parscau et la maquette de Perseverance.
C’était bien sûr hautement prévisible. Le vœu pieux de Donald Trump de poser des Américain(e)s sur la Lune d’ici 2024 – calendrier adoubé par une NASA trop passive pour signifier au président qu’il était irréaliste et impossible – est en train d’être rattrapé par la réalité. Ce programme Artemis est en effet la proie de nombreuses difficultés. La capsule Orion – successeur d’Apollo – n’a effectué qu’un vol inhabité jusqu’à présent ; la fusée SLS – successeur de la Saturn V – n’a toujours pas volé une seule fois ; et surtout l’atterrisseur lunaire destiné à poser les astronautes sur la Lune – le successeur du LEM – n’est qu’un projet pour l’instant : une adaptation de l’étage supérieur Starship de Space X dont les tests sont certes avancés, mais dont l’architecture doit être modifiée pour se poser sur la Lune et en redécoller, et qui doit être lancée en orbite terrestre basse et ravitaillée par le gros étage Heavy Lift de Space X qui n’a lui-même pas encore volé.
Le Starship de SpaceX posé sur la lune. Les astronautes utiliseront un ascenseur pour descendre au sol.
On passera discrètement sur le projet parallèle de la NASA de construire une station orbitale autour de la Lune (le Lunar Gateway) qui ne sert pas à grand-chose et ne fait que détourner les ressources de la NASA de sa mission première. Même la première phase la plus facile du programme Artemis – envoyer simplement des astronautes faire le tour de la Lune et revenir sur Terre, comme au temps d’Apollo 8 – est en train de glisser d’une manière de plus en plus inquiétante. Un premier vol inhabité d’une cabine Orion autour de la Lune, d’abord prévu en 2020, puis en 2021, est désormais prévu en février 2022 au plus tôt ; et le vol d’une seconde cabine Orion autour de la Lune (mission Artemis II), cette fois avec des astronautes à bord, glissera logiquement à fin 2023, voire 2024.
La cabine Orion et son étage de croisière européen (l’ICPS) devrait prendre la route de la Lune en février 2022, sans astronautes à bord (mission Artemis I)
Selon ce calendrier, même si le troisième vol Artemis III était celui qui ferait rendez-vous avec Starship pour poser des astronautes sur la Lune, on serait déjà en 2025. Mais même ce calendrier est douteux : le Bureau de l’Inspecteur Général de la NASA (OIG) a publié ce 15 novembre un rapport soulignant que tout nouveau programme de vaisseau spatial, comme l’atterrisseur Starship d’Elon Musk, est estimé, selon les précédents historiques, à glisser de trois ou quatre ans. Résultat des courses : il faut plutôt prévoir le retour des Américain(e)s sur la Lune entre 2026 et 2028. Cela remet les États-Unis et la Chine dos à dos, quant à qui sera la première nation à concrétiser le retour d’astronautes sur la Lune, et notamment à y poser la première femme, grande première que se disputent les nouveaux grands rivaux de la course à la Lune…
Si le rover Perseverance est au repos jusqu’à la mi-octobre, Mars étant momentanément caché derrière le Soleil et les commandes radio impossibles, il n’en fait pas moins parler de lui. Dans une étude publiée cette semaine dans Science, (https://www.science.org/doi/epdf/10.1126/science.abl4051), une équipe de planétologues dont l’un des auteurs principaux est Nicolas Mangold (Laboratoire de Planétologie de l’Université de Nantes), a révélé et interprété de magnifiques photographies prises par les caméras de la sonde.
L’emplacement de Perseverance (en haut à droite) et la butte Kodiak qu’il a photographiée au téléobjectif (tout à gauche). (NASA)
On savait que Perseverance s’était posé au bord d’un ancien delta sédimentaire qui s’était bâti autrefois (il y a environ 3,7 milliards d’années) dans le lac d’un cratère d’impact d’une quarantaine de kilomètres de diamètre, le cratère Jezero. Le front tronqué de la pile sédimentaire du delta, révélant ses couches vue en coupe, est situé à 2 km de la sonde, avec au premier plan une petite butte témoin, baptisée Kodiak, à seulement 1 km. Or les images au téléobjectif montrent ses couches avec une impressionnante netteté.
Les couches du delta de la butte Kodiak et leur interprétation (en bas), tiré de l’article de N. Mangold et al. (Science)
Elles ont permis à Mangold et ses co-auteurs de mettre en évidence la succession de couches d’argile ou de grès (plus gros grains) déposés par la rivière Neretra Vallis lorsqu’elle a débouché dans le lac du cratère Jezero. On y voit une stratification horizontale de fond de lac, surmontée de strates obliques représentant des dépôts sur la pente sous-lacustre du delta, et tout en haut des couches horizontales montrant les derniers sédiments se posant près de la surface sur le bourrelet du delta, dans quelques mètres d’eau.
Les gros galets en haut du delta, roulés par de violents courants (‘tiré de l’article de N. Mangold et al., Science)
Cerise sur le gâteau, les images montrent par endroits une couche finale, tout en haut de pile, d’une nature tout à fait différente : un conglomérat de gros galets à moitié arrondis, dont certains de plus d’un mètre de taille, roulés par des courants beaucoup plus violents et sans doute épisodiques, qui ont marqué la fin de la séquence hydrologique du cratère Jezero. Ces crues catastrophiques peuvent avoir plusieurs origines, mais montrent bien, comme on le supposait déjà, que la fin de l’ère « pluvieuse » sur Mars, responsable des deltas de grès et d’argiles, a donné suite à un régime tout autre, peut-être associé à des glaciations suivies de violentes débâcles. On a d’autant plus hâte d’aller voir avec Perseverance, de beaucoup plus près, ces fronts de delta qui ont tant à nous apprendre…
La science ? Après tout, qu’est-elle, sinon une longue et systématique curiosité ? André Maurois
Le glacier du Vatnajökull chapeaute plusieurs volcans et leurs éruptions déclenchent en aval de redoutables inondations (ici la rivière Skaftá, principal exutoire). Photos C. Frankel.
