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Mars : le cratère Jezero a bien été un lac

Mars : le cratère Jezero a bien été un lac

07.10.2021, par
Mis à jour le 08.10.2021
Vue colorisée du cratère Jezero et du site où s'est posé Perseverance.
Vue colorisée du cratère Jezero et du site où s'est posé Perseverance.
Les premières données du rover Perseverance montrent qu’un lac vaste et profond existait sur Mars il y a 3,6 milliards d’années. Ces résultats viennent d'être publiés dans la revue Science.

Après des années de préparation et l’angoisse des phases de décollage et d’atterrissage, la publication des tout premiers résultats d’une mission spatiale représente toujours un moment excitant. Ceux de Perseverance, publiés aujourd'hui dans la revue Science1, ne dérogent pas à la règle : comme on s'en doutait, le cratère Jezero, le site de plus d'une trentaine de kilomètres de diamètre où s'est posé le rover en février 2021, a bien accueilli un véritable lac il y a plusieurs milliards d'années de cela.
 

Trouver des traces d'eau et sélectionner les échantillons

Car malgré leurs nombreux apports, les observations orbitales n'avaient pas permis pas de discerner les surfaces verticales telles que les falaises, pour confirmer cette hypothèse. Seul un rover avec des caméras embarquées peut les étudier directement. La mission Mars 2020 de la Nasa, épaulée par une équipe internationale, avait ainsi fixé deux grands objectifs à Perseverance.

« Le rover doit nous aider à comprendre la géologie et le climat ancien de Mars, et tenter de détecter des traces de vie passée qui pourraient encore être préservées, explique Nicolas Mangold, directeur de recherche au CNRS au Laboratoire de planétologie et géodynamique2 (LPG) et premier auteur de l'article. Pour cela, le rover Perseverance doit échantillonner des roches de natures et d’époques variées. » La vaillante machine s’intéresse ainsi aux roches sédimentaires formées en présence (ou non) d’eau et aux échantillons de croûte plus anciens, tels que ceux que l’on retrouve dans le cratère Gale que le rover Curiosity continue d’explorer.

Perseverance doit également sélectionner une quarantaine d’échantillons, les tout premiers à être ramenés sur Terre. Ce retour inédit sera effectué par deux autres missions collaboratives entre l’Europe et les États-Unis encore en cours de montage et prévues pour le début des années 2030.

Un lac alimenté par une rivière

En attendant, Perseverance ne chôme pas et ses premiers résultats scientifiques confirment donc d’abord que le cratère de Jezero était bien un lac il y a environ 3,6 milliards d’années, alimenté par une rivière via un delta. Le lac circulaire s’étendait sur 35 kilomètres de diamètre et atteignait plusieurs dizaines de mètres de profondeur. Cette validation in situ des données orbitales n’a rien d’anodin. Le rover Spirit, arrivé sur Mars en 2004, n’est ainsi jamais parvenu à prouver que son lieu d’atterrissage, le cratère Gusev, était un ancien lac.

Niveau estimé du lac du cratère Jezero suite aux observations de Perseverance
Le niveau estimé du lac du cratère Jezero suite aux observations de Perseverance (étoile rouge) est situé 100 m plus bas que le niveau suggéré par les données satellites.
Niveau estimé du lac du cratère Jezero suite aux observations de Perseverance
Le niveau estimé du lac du cratère Jezero suite aux observations de Perseverance (étoile rouge) est situé 100 m plus bas que le niveau suggéré par les données satellites.

Ensuite, Perseverance a montré que de gros blocs et galets, de plus d’un mètre de large, ont été déplacés dans les dépôts fluviaux au sommet du delta. Ce n’est possible qu’avec un débit d’eau très important. « Ce phénomène suggère fortement l’existence d’une transition hydrologique abrupte, liée à une transition climatique qui a marqué la fin du lac, précise Nicolas Mangold. Cela pourrait s’expliquer par un refroidissement dû à un glacier ou à une phase d’aridification. Sur Terre, certains déserts subissent en effet des épisodes de crues soudaines qui apparaissent et disparaissent en quelques heures. »

SuperCam superstar

Ces découvertes ont été rendues possibles par l’étude de strates sédimentaires sur la colline Kodiak, localisée dans l’ancien delta. Mais alors que Perseverance a atterri à deux kilomètres de sa cible initiale, ses sept instruments embarqués lui ont malgré tout permis de travailler à distance. SuperCam, son instrument principal, est une impressionnante caméra qui observe et analyse des roches. Elle peut même analyser des objets d’une dizaine de centimètres à plusieurs kilomètres de distance du rover.

Cliché SuperCam d'un escarpement de la butte résiduelle de Kodiak
Cliché SuperCam (en haut) d'un escarpement de la butte résiduelle de Kodiak révélant un assemblage de strates de sédiments typiques de dépôts fluviaux déposés sur le front du delta, qui marquent l'arrivée de la rivière dans le lac deltaïque tels qu'ils sont observés sur Terre (en bas).
Cliché SuperCam d'un escarpement de la butte résiduelle de Kodiak
Cliché SuperCam (en haut) d'un escarpement de la butte résiduelle de Kodiak révélant un assemblage de strates de sédiments typiques de dépôts fluviaux déposés sur le front du delta, qui marquent l'arrivée de la rivière dans le lac deltaïque tels qu'ils sont observés sur Terre (en bas).

« SuperCam a la particularité de combiner cinq techniques différentes, détaille Sylvestre Maurice, chercheur à l’Institut de recherche en astrophysique et planétologie3 (Irap) et coresponsable scientifique de l’appareil. Une première permet de connaître la composition chimique élémentaire des roches, deux analysent la minéralogie et, enfin, une caméra fournit d’excellentes images à distance, et enfin un microphone a pu enregistrer les premiers sons de Mars. Il a fallu concilier les contraintes de chaque partie pour les faire tenir en un seul instrument, aussi original que complexe. »

Le rover aux 20 caméras

SuperCam offre cependant un très petit champ de vision. Au total, Perseverance est bardé d’une vingtaine de caméras, dont Mastcam-Z qui a aussi aidé à obtenir ces premiers résultats. Tout ce matériel doit survivre au lancement de la fusée, au parcours interplanétaire, à l’atterrissage et aux conditions martiennes où les cycles jour/nuit sont accompagnés de changements brutaux de température. Les équipes françaises ont pu s’appuyer sur leur savoir-faire, puisqu’elles ont développé un instrument similaire, mais plus simple, l’appareil ChemCam. Il équipe le rover Curiosity, sur Mars depuis neuf ans.

Gros plan sur l'instrument Supercam.
Gros plan sur l'instrument Supercam.
Gros plan sur l'instrument Supercam.
Gros plan sur l'instrument Supercam.

Environ 300 personnes ont travaillé en France sur SuperCam au sein du Centre national d’études spatiales (Cnes), du CNRS, des universités et d'industriels. « Nous nous inscrivons dans la continuité de l’important engagement français sur les missions martiennes à la surface de Mars, souligne Sylvestre Maurice. La communauté française est très engagée sur la mission Insight, dont elle a fourni le sismomètre, et sur la mission européenne ExoMars dont le lancement prévu pour septembre 2022. »

Objectif delta

« Nous sommes rassurés d’avoir déjà trouvé ce que nous étions venus chercher, mais ce genre de résultats apporte toujours plus de nouvelles questions de que réponses, poursuit Nicolas Mangold. À partir de ces résultats, nous envisageons de faire traverser l’ancien delta à Perseverance pour analyser en détail les strates observées, et notamment les sédiments fluviaux situés au sommet pour comprendre l’origine de la transition climatique et analyser les gros blocs probablement transportés depuis la croûte ancienne. »

Les équipes doivent donc établir à un itinéraire qui permettra au rover d’accéder à toutes les couches géologiques du cratère Jezero. Il pourra alors dévoiler l’environnement dans lequel l’eau arrivait dans le delta avant de se jeter dans le lac. Mais pour l’instant, Perseverance peut profiter d’une pause. En effet, comme tous les deux ans, Mars se retrouve pendant trois semaines à l’opposé du Soleil par rapport à la Terre, ce qui coupe toute communication. 

Référence
"Perseverance rover reveals ancient delta-lake system and flood deposits at Jezero crater, Mars", N. Mangold et al., Science, le 7 octobre 2021. DOI : 10.1126/science.abl4051

Retrouvez tous nos contenus (articles, vidéos et infographies) sur Mars dans notre dossier :
 
La recherche à la conquête de Mars​ 
 

 
Notes
  • 1. En France, ont participé à ces travaux des chercheurs du Laboratoire de planétologie et géodynamique (LPG - CNRS/Université de Nantes/Université d'Angers), de l’Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP, CNRS/CNES/UT3 Paul Sabatier), du Laboratoire de géologie de Lyon : Terre, planètes, environnement (LGL-TPE, CNRS/ENS de Lyon/Université Claude Bernard Lyon 1) et de l’Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie (IMPMC, CNRS/MNHN/Sorbonne Université).
  • 2. Unité CNRS/Université de Nantes/Université d’Angers.
  • 3. Unité CNRS/Université Toulouse Paul Sabatier/Cnes.
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Auteur

Martin Koppe

Diplômé de l’École supérieure de journalisme de Lille, Martin Koppe a notamment travaillé pour les Dossiers d’archéologie, Science et Vie Junior et La Recherche, ainsi que pour le site Maxisciences.com. Il est également diplômé en histoire de l’art, en archéométrie et en épistémologie.

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