Les berries martiennes sont très riches en hématite (oxyde de fer)

Pierre Thomas

ENS Lyon - Laboratoire des Sciences de la Terre

Emmanuelle Cecchi

Florence Kalfoun

ENS Lyon / DGESCO

22/03/2004

Résumé

Analyse des sphérules martiennes ou berries sur un affleurement rencontré par le robot Opportunity. À forte teneur en hématite, ce sont des concrétions formées in situ dans la roche, certainement en présence d'eau.


Une fois encore, c'est d'Opportunity que viennent les nouvelles les plus intéressantes : les myrtilles ( berries ) sont très riches en hématite (Fe2O3).

Résumé des derniers "épisodes"

Les roches de la régions d'Opportunity sont stratifiées (Figure 1).

Certaines de ces strates forment des niveaux "mamelonnés" (Figure 2).

La roche dominante des affleurements contient deux types "d'accidents", apparemment différents du fond dominant de la roche (figure ci-après) : les vugs (des vides qui ont la forme géométrique laissée par la disparition de cristaux vraisemblablement d'évaporites), et les berries (myrtilles). On peut noter qu'accompagnant cette dernière image qui date du 18 mars 2004, la NASA indique encore dans son communiqué de presse que les berries ne peuvent pas être d'origine volcanique ou venant d'impacts mais que les berries sont bien des concrétions formées in situ dans un sédiment gorgé d'eau. De l'art d'enfoncer le clou ! De plus, les images en fausses couleurs montrent que ces berries n'ont pas la même composition chimique et minéralogique que le fond de la roche.

La sonde est capable avec les analyseurs embarqués d'identifier la composition élémentaire (teneur en Si, Ca, S, Fe…) et la présence-abondance de certains minéraux contenant du fer. Les analyses concernent une surface de quelques cm2, bien plus grande que celle des berries (2 à 3 mm de diamètre). Elle ne donne donc qu'une composition moyenne, moyenne englobant "fond de la roche" + "ce qui reste (éventuellement) dans le creux des vugs " + " berries ". Globalement, la roche a une composition chimique assez voisine d'une argile riche en évaporite, notamment en sulfate de fer (jarosite), avec également du fer sous forme d'oxyde.

On ne connaissait donc ni la composition du minéral qui a disparu pour laisser la place aux vugs , ni la composition minérale des berries .

Les berries sont riches en hématite

Ce 19 mars, la NASA annonce que les berries sont riche en hématite et donne une preuve de plus qu'il s'agissait de concrétions ayant crû "in situ" dans la roche. Comment la NASA a-t-elle procédé?

L'analyse des berries

La NASA a repéré une dalle avec une accumulation de berries. Il s'agit d'une accumulation secondaire, les berries ayant été dégagées par l'érosion plus haut sur l'affleurement, ayant roulé vers le bas et s'étant accumulées sur un replat vaguement creux que la NASA a appelé le "bol de myrtilles" (Figure 5). Et juste à coté de ce "bol de myrtilles", il y a de la roche sans myrtille sur plus de 20 cm2. Le spectromètre Mossbauer a pu ainsi faire le spectre du "fond de la roche" et celui de l'accumulation de berries. L'accumulation de berries a un spectre bien différent : on y voit la très forte signature de l'hématite (Fe2O3) (Figure 6). Nos myrtilles semblent donc constituées de (ou être très riches en) hématite .

Une preuve de plus que les berries sont des concrétions

On peut remarquer que la simple "vue" de tous ces affleurements suggérait fortement que ces myrtilles soient des concrétionnements formés en milieu "humide" et non pas des projections issues d'impacts ou de volcans. (voir le paragraphe 4-2 du précédent article sur les sphérules martiennes). La répartition apparemment aléatoire des sphérules, le fait qu'elles ne soient pas concentrées sur des niveaux particuliers plaidaient largement en ce sens. Nous avions même largement évoqué les concrétions constituées de sphérules d'oxyde de fer, les plus fréquentes sur Terre avec les sphérules carbonatées. Revoir par exemple les images suivantes (Figures 7 et 8) extraites de l'article sur les sphérules martiennes.

Figure 7. Sphérules terrestres : pisolites calcaires (gauche) et pisolites d'oxyde de fer (droite)

Sphérules terrestres : pisolites calcaires (gauche) et pisolites d'oxyde de fer (droite)

Figure 8. Sphérules terrestres : pisolites de limonite

Sphérules terrestres : pisolites de limonite

Sur Terre, de telles concrétions peuvent se former à l'interface entre le sol ou le sédiment d'une part, et l'extérieur (air, eau) d'autre part. Ainsi naissent de très nombreuses croûtes mamelonnées. Des sphérules isolées peuvent naître dans de tels contextes, le plus souvent quand le milieu est agité (sable oolitique par exemple). Mais de telles concrétions peuvent aussi se faire in situ à l'intérieur d'un sol ou d'un sédiment, comme les oolites et pisolites d'oxyde de fer des cuirasses latéritiques par exemple. Nos berries martiennes se sont-elle formées à la surface, en milieu agité, ou beaucoup plus probablement in situ dans la roche où elles sont actuellement ?

La NASA avait déjà publié et commenté une image indiquant une formation par concrétionnement interne à la roche, montrant que la matrice était modifiée au contact de la sphérule. Voir figure 9 ou le commentaire paragraphe III de l'article concernant les résultats d'analyse des "berries" du 4 mars 2004. La NASA publie une autre image (Figure 10) excluant bien une genèse des sphérules isolées en milieu agité et se déplaçant au grès de l'agitation comme le font les oolites des Bahamas : la NASA a trouvé des sphérules interpénétrées, ce qui n'existe pas dans les sables oolitiques par exemple.

Figure 9. Croûte mamelonnée avec sphérules de l'affleurement Stone Mountain de Meridiani Planum

Croûte mamelonnée avec sphérules de l'affleurement Stone Mountain de Meridiani Planum

L'environnement immédiat de la sphérule est différent du reste de la matrice. Selon la NASA, cette figure pourrait correspondre à une bordure réactionnelle, produite par interaction d'un fluide avec la matrice bordant la sphérule lors de sa formation.


Figure 10. Les berries martiennes, figures d'interpénétration

Les berries martiennes, figures d'interpénétration

Certaines sphérules s'interpénètrent, ce qui va à l'encontre de l'hypothèse du développement de sphérules isolées en milieu agité.


Nous avions également signalé que la vie jouait sans doute un rôle majeur (mais très mal connu) dans la formation de la majorité de ces sphérules (terrestre) d'oxyde de fer, ce qui ne veut pas dire bien sur que ces berries martiennes soient d'origine biologique. Il faut en effet rester conscient que Mars n'est pas la Terre. Si des roches à compositions chimiques voisines de nos roches martiennes abondent sur Terre (argiles évaporitique), les argiles évaporitiques à jarosite (sulfate de fer hydraté, contenant en plus un Na+ ou un K+) sont rarissimes. Quand aux argiles évaporitiques à jarosite ET à oolites-pisolites d'hématite, le moins que l'on puisse dire, c'est que les milieux terrestres où cela se forme sont plus que rarissimes, si tant est qu'il en existe. Gageons qu'il va y avoir un regain d'intérêt pour l'étude de la formation de la jarosite, des oolites et autres pisolites ferrugineuses terrestres.

Quelle va être la suite programmée de la mission d'Opportunity ?

Opportunity s'est posé dans un "micro-cratère", dépression de 15-20 m de diamètre, qui vient d'ailleurs d'être baptisé Eagle . La figure 11 montre une vue de la région (environ 1 km2) où est tombé Opportunity. On y voit les restes du parachute et du bouclier thermique tombés respectivement en bas à gauche et en bas à droite de la photographie, le site du 1er rebond et celui de l'atterrissage définitif au fond du micro-cratère Eagle . On voit également très bien, au centre droit, un grand cratère (160 m de diamètre, environ 15-20 m de profondeur), le cratère Endurance . Le cratère Endurance est situé à 720 m du site d'atterrissage d'Opportunity. Il se voit d'ailleurs dans le lointain à partir du site d'atterrissage, quand le robot monte suffisamment sur les bords de son micro-cratère pour voir a l'extérieur (Figure 12). On voit bien que les bords d' Endurance domine la plaine ; on voit même très bien le bord opposé interne de la cavité, éclairé par le Soleil (Figure 12). Et l'on ne voit qu'une "plaine assez plate" entre le site d'atterrissage et Endurance.

Dès le début, Endurance correspondait à une "cible" potentielle, une fois l'exploration d' Eagle terminée. En effet, les éjectas de ce cratères doivent regorger de tout ce qui se trouve sous Meridiani planum , entre la surface et 30 m de profondeur. La vue et l'étude des flancs internes du cratère devraient révéler (espérons le) une coupe sur plus de 15 m d'épaisseur. En effet, un impact creuse une dépression (et en éjecte les débris) jusqu'à une profondeur égale au 1/5 du diamètre du cratère (entre 30 et 35 m pour Endurance), une partie des débris retombant à l'intérieur du cratère, la dépression finale a une profondeur égale au 1/10 du diamètre (15 m). La NASA vient d'annoncer qu' Endurance serait bien le but "post Eagle " d'Opportunity. Espérons qu'Opportunity pourra sortir du cratère où le hasard de atterrissage l'a conduit, et pourra faire ces 720 m sans rencontrer d'obstacles, sans tomber en panne…