Strates du cratère Endurance, nouvelles sphérules et indice supplémentaire de présence généralisée d'eau sur Mars

Pierre Thomas

ENS Lyon - Laboratoire des Sciences de la Terre

Florence Kalfoun

ENS Lyon / DGESCO

02/07/2004

Résumé

Opportunity observe les strates dans le cratère Endurance sur le site Karatepe. Spirit observe des stratifications et découvre un nouveau type de myrtilles. Arguments en faveur de l'existence passée d'eau "pérenne" un peu partout sur Mars.


Table des matières

Voyons ce qu'on fait les rovers Opportunity et Spirit depuis la dernière fois, le 10 juin dernier.

Opportunity

Opportunity est rentré très prudemment dans le cratère Endurance dans la zone appelée Karatepe , et pour l'instant, tout va bien. Les figures suivantes montrent des étapes de la progression d'Opportunity dans le cratère : avant la descente puis dans la pente. L'image des bords du cratère prise de la mi-pente permet de se rendre compte de la difficulté d'avancer sur une telle surface.

Figure 1. Au bord d'Endurance

Vue du cratère Endurance avant qu'Opportunity n'amorce sa descente.


Figure 2. Descente dans le cratère Endurance

Vue du cratère Endurance pendant qu'Opportunity y descend.


Figure 3. La paroi d'Endurance vue de l'intérieur du cratère

Photographie du chemin parcouru au cours de la descente d'Opportunity dans le cratère Endurance.


Sa progression jusqu'au 19 juin est indiquée ci-dessous. Depuis, la NASA n'a pas communiqué la carte de son trajet exact, mais il n'a que très peu bougé en effectuant des analyses et photographies rapprochées.

Figure 4. Trajet d'Opportunity depuis le 19 juin 2004


Les semaines précédentes, nous avons publié un "log" type de Burns cliff , log type établi avec des images prises d'assez loin (ci-dessous). La NASA , avec ses études multi-spectrales, a "habillé" ce log. Elle a ainsi identifié "spectralement" un niveau supérieur nos argiles évaporitiques que l'on connaît depuis 6 mois, surmontant un niveau inférieur finement stratifié, et spectralement bien différent, interprété (très provisoirement) il y a 3 semaines comme des cendres basaltiques oxydées re-sédimentées (voir l'article nouvelles de Mars du 10 juin).

De la zone de Karatepe où est actuellement le robot, ce dernier a pu photographier Burns cliff sous un autre angle. On y voit très bien, mieux qu'avant, des alternances de strates claires et sombres. Et de là où est placé le robot en cette fin du mois de juin, que "voit" le robot, en regardant autour de lui ? Les images montrent bien les dalles fracturées claires "habituelles", surmontant un niveau finement stratifié plus sombre. La même chose se voit aussi sur les images en couleurs. On remarque aussi l'omniprésence de myrtilles, aussi loin que la résolution le permet.

Figure 5. L'affleurement Burns cliff , log interprété

On distingue différentes unités :a- couche bréchique d'éjectas, b- couche d'argiles évaporitiques indurée, c- couches sombres finement stratifiées, d - discordance.


Figure 6. L'affleurement Burns cliff , en couleurs "spectrales"

L'affleurement Burns cliff en fausses couleurs reflétant des différences lithologiques, minéralogiques et chimiques des roches. Le bleu turquoise dénote la présence de basaltes, alors que le vert foncé indique un mélange d'oxydes de fer et de matériel basaltique. Le rouge et le jaune témoignent de poussières contenant des sulfates.


Figure 7. L'affleurement Burns cliff , alternances de strates

Les alternances de strates claires et sombres sont bien visibles sous ce nouvel angle de vue


Figure 8. Dalles claires du sol martien

Dalles claires habituelles surmontant un niveau finement stratifié plus sombre.


Figure 9. Dalles claires et myrtilles du sol martien

Image en couleur montrant les dalles fracturées et la présence de "myrtilles" (ou sphérules).


On peut s'interroger sur les corrélations entre cette limite dalles claires/niveaux finement stratifiés plus sombres que l'on voit de près à Karatepe , et ce que l'on voit sur la coupe de Burns cliff  ? La NASA n'a pas pour l'instant publié de comparaison entre les spectres de ces couches vues de près à Karatepe et ceux obtenus pour Burns cliff , vues de loin. Cette comparaison sera sans doute riche d'enseignement, car elle facilitera les corrélations. Pour l'instant, dans ce secteur de Karatepe , la NASA a délimité 5 zones séparées les unes des autres par de subtiles différence de teintes, de couleurs ou de textures, intitulées A à E, A correspondant aux dalles blanches d'argiles évaporitiques indurées maintenant classiques.

Figure 10. Différentes zones sur une surface dallée du sol martien, secteur de Karatepe

Les cinq zones (A à E) se différencient par des différences subtiles de teintes et textures.


Pour l'instant, Opportunity a photographié de très près et a analysé (spectro X, spectro Moessbauer… ) les couches B, C et D. La figure 11 montre un gros plan de ces zones, avec trois plages polies par le robot, plages où il a plaqué ses instruments pour les analyses. La figure 12 montre la même vue en fausses couleurs, traitement qui renforce les différences chimiques. On retrouve ce qu'on savait depuis plusieurs mois, à savoir que les myrtilles n'avaient pas la même composition que la matrice (voir par exemple l'image en fausses couleurs du rocher El Capitan , déjà commentée en mars dernier). Mais une donnée nouvelle apparaît : quand on pulvérise (par meulage et polissage) cette roche, cela libère un composé rouge (en fausse couleur), ce qui n'avait pas lieu dans nos argiles évaporitiques "classiques". Qu'est-ce ?

Figure 11. Les couches B, C, D après analyse, noir et blanc

Les trois plages polies correspondent aux trois zones analysées par Opportunity.


Figure 12. Les couches B, C, D après analyse, fausses couleurs

Vue en couleur mettant en évidence des différences chimiques au sein des couches B, C, D. Un composé rouge en fausse couleur est libéré après meulage et polissage.


Figure 13. Le rocher El Capitan , fausses couleurs


Les quatre images suivantes montrent des vues rapprochées des roches des couches B à D. À part la présence de ce composé rouge (en fausses couleurs) qui s'exprime lors de la pulvérisation de la roche et à part la rareté des vugs , tout cela n'apporte rien de vraiment nouveau. Rappelons que les vugs seraient des pseudomorphoses de cristaux d'évaporite, abondants dans les argiles évaporitiques. Les couches B à D ne semblent pas si différentes que cela des dalles A, avec leur niveaux mamelonnés, leurs myrtilles… À l'aspect, cela ne ressemble pas à ce que l'on attendrait de cendres basaltiques oxydées (diagnostique datant de 3 semaines) mais cela ressemble à une variante de nos argiles évaporitiques indurées. Et les analyses chimiques des couches B, C et D actuellement données par la NASA confirment ces ressemblances, car elles s'avèrent peu différentes de celles de la couche A, les argiles évapotitiques que l'on suit depuis 6 mois. Vivement que l'on ait des résultats sur le niveau E, sur les couches sous-jacentes, et que la NASA publie des données permettant d'établir des corrélations entre les zones de Burns cliff et de Karatepe . Mais tout ceci, pour l'instant, semble "épaissir" nos niveaux d'argiles évaporitiques indurées, ce qui augmente d'autant la durée de l'eau liquide pérenne dans la région.

Figure 14.  Berries et niveaux mamelonnés

Niveaux mamelonnées et "myrtilles", ou berries , observés par Opportunity dans le secteur de Karatepe .


Figure 15.  Berries et niveaux mamelonnés

Niveaux mamelonnées et "myrtilles", ou berries , observées par Opportunity dans le secteur de Karatepe .


Figure 16.  Berries et niveaux mamelonnés

Niveaux mamelonnées et "myrtilles", ou berries , observées par Opportunity dans le secteur de Karatepe .


Figure 17.  Vugs dans les sols martiens

Vugs interprétés comme des pseudomorphoses de cristaux d'évaporite.


Spirit

Spirit, après avoir cheminé plus de 3000 m depuis son atterrissage, est maintenant arrivé au pied des Columbia Hills .

Cela lui permet de dominer la région, et de nous donner une idées des immensités désertiques martiennes. En se retournant, il peut observer le flanc des collines. Ce sont surtout des éboulis, mais il semble que l'on y voit des strates.

Figure 18. Paysage désertique martien

Paysage désertique martien aux abords des Columbia Hills .


Figure 19. Observation de strates dans le paysage martien

Strates vues par la tranche (trait bleu) et surface structurale de ces strates (flèches jaunes) observées par Spirit dans la région des Columbia Hills .


Dans le paysage ci-dessus, il semble que l'on voit sur la gauche des strates "vues par la tranches"(trait bleu), avec un pendage d'une vingtaine de degrés, pendage dirigé vers l'observateur (le robot). À droite, on voit une dalle (flèche jaune) qui serait une surface structurale de ces même couches avec le même pendage, mais vue de face. Ces collines de Columbia seraient donc au moins en partie constituées de roches disposées en couches (sédimentaires, volcaniques… ?), couches avec un pendage. C'est d'ailleurs peut-être le mécanisme géologique qui a provoqué ce pendage qui fait ressortir ce matériel des Columbia Hills de sous les basaltes du cratère Gusev .

Pour l'instant, d'après ce que dit la NASA, Spirit n'a pas essayé de rejoindre ces roches en place ; il se contente d'observer les roches isolées au pied des collines. Mais comme les roches sur ces pentes viennent forcément de plus haut, examiner les éboulis devrait permettre de se faire une idée de tout ce qu'il y a plus haut. La figure suivante donne une idée de l‘abondance de ces éboulis.

Figure 20. Sol martien recouvert d'éboulis

Éboulis recouvrant le sol martien aux alentours des Columbia Hills .


On y reconnaît des roches d'aspect visuel tout à fait classique (des basaltes à olivine, figure ci-dessous) depuis les 6 mois que Spirit parcourt la plaine basaltique de Gusev (figure 21).

Figure 21. Basaltes à olivine dans la plaine de Gusev

Roches d'aspect visuel classique, habituelles dans la plaine basaltique de Gusev  : basaltes à olivine.


Mais, à coté de ces roches habituelles dans la région, Spirit en a découvert d'autres, comme sur les trois figures suivantes. La première montre en bas un gros bloc de basalte, avec à ses côtés, à droite et en bas, deux roches d'aspect bien différent. Elles ont en particulier un aspect "déchiqueté" et très bosselé. Parfois, ces roches "bosselées" présentent un vague débit en strates, comme sur la seconde figure. Et vues de près, ces roches contiennent des sphérules, qui ne sont pas sans rappeler les myrtilles d'Opportunity . La dernière figure montre une vue de détail, en noir et blanc, d'une de ces roches.

Figure 22. Bloc de basalte et autre type de roche

Un gros bloc de basalte entouré par deux roches d'aspect bien différents.


Figure 23. Blocs rocheux présentant des stratifications

Gros plan sur une roche montrant une stratification.


Figure 24. Roches non basaltiques

Gros plan en noir et blanc de roches non basaltiques observées par Spirit.


La figure suivante montre une reconstitution en fausses couleurs sur laquelle les "myrtilloïdes" n'ont pas la même couleur, donc pas la même composition que le fond de la roche. Parce que ces roches sont très différentes des autres roches régionales, et parce qu'elles ne sont pas sans rappeler les roches d'Opportunity, la NASA les a étudiées en gros plan, les a analysées…

Figure 25. Roches martiennes non basaltiques, fausses couleurs

Image "en couleur" des roches observées par Spirit. Les berries n'ont pas la même couleur que le fond de la roche, ce qui reflète une composition chimique différente.


Les figures ci-après montrent trois vues de détail (le champ de la photographie couvre 3 cm) de cette roche étonnante (image prise sur un rocher appelé Pot of Gold (= pot d'or) par la NASA. Les myrtilloïdes s'avèrent bien moins rondes que les myrtilles d'Opportunity. Les scientifiques de la NASA ont appelé ces espèces de concrétions des nuggets (= pépites). L'allure bosselée de ces roches provient sans doute d'une inégale résistance à l'érosion éolienne : les pépites résistent bien, alors que la matrice s'érode très facilement.

Figure 26. Détail de la roche Pot of Gold


Figure 27. Détail de la roche Pot of Gold


Figure 28. Détail de la roche Pot of Gold


Les premiers résultats d'analyses chimiques de la roche Pot of Gold (matrice + pépites) viennent d'être publiés (voir ci-dessous). Il s'agit d'un spectre Moessbauer, qui n'identifie que les minéraux contenant du fer, qui peut être comparé au spectre du basalte à olivine régional. La roche Pot of Gold contient du Fe2+ dans un minéral autre que l'olivine (la NASA ne propose aucun nom jusqu'à aujourd'hui). Elle contient aussi de l'hématite (Fe2O3) , comme les myrtilles d'Opportunity.

Figure 29. Spectre Moessbauer, résultat d'analyse de la roche Pot of Gold

Spectre Moessbauer, résultat d'une analyse effectuée sur la roche Pot of Gold par Spirit. Ce spectre montre que cette roche contient du fer Fe3+ dans un minéral autre que l'olivine ainsi que de l'hématite Fe2O3 comme les "myrtilles" analysées par Opportunity.


Alors, que sont ces roches d'allure très vaguement stratifiée, contenant de l'hématite, une matrice facilement érodable et des "pépites" beaucoup plus résistantes ? On ne peut pour l'instant que noter une ressemblance avec les argiles évaporitiques indurées à myrtilles qu'Opportunity a trouvées dans Meridiani Planum . Dans le cas où cette ressemblance serait due à des origines voisines, cela signifierait que sous le remplissage basaltique de Gusev , des roches sédimentaires se sont déposées sous de l'eau liquide pérenne. La présence d'eau liquide pérenne ne serait donc pas une exception sur Mars, puisqu'il y en aurait eu sur deux sites aussi éloignés que Meridiani Planum et le cratère Gusev (ces deux sites sont quasiment aux antipodes l'un de l'autre).

Attendons la suite, en souhaitant que les robots fonctionnent le plus longtemps possible (Spirit montre quelques problèmes avec le moteur de l'une de ses six roues motrices).