Opportunity au bord du cratère Endurance, Spirit proche des Columbia Hills , Mars Express se positionne

Pierre Thomas

ENS Lyon - Laboratoire des Sciences de la Terre

Emmanuelle Cecchi

Florence Kalfoun

ENS Lyon / DGESCO

10/06/2004

Résumé

Les deux robots martiens Spirit et Opportunity continuent leur progression et leur récolte de données à la surface de Mars. La sonde européenne Mars Express se positionne en orbite martienne, étalonne ses outils et envoie des images.


Opportunity

Opportunity était arrivé début mai au bord du cratère Endurance, dont les flancs internes révélaient une succession lithologique prometteuse (voir article du 10 mai 2004) On y voyait une couche (a) assez chaotique (éjectas probables constitués majoritairement de la couche b) surmontant une couche (b) claire qui avait toute les caractéristiques visuelles de la couche d'argiles évaporitiques indurées (avec "myrtilles") que le robot étudie depuis 4 mois, et un ensemble de couches finement stratifiées (c) à caractéristiques visuelles bien différentes, présentant une discordance intra-formationnelle (d). Le substratum des ces couches est noyé sous un tablier d'éboulis.

Figure 1. Vue de détail d'un flanc interne du cratère Endurance

On distingue différentes unités a- couche bréchique d'éjectas, b- couche d'argile évaporitique indurée, c- couches sombres finement stratifiées, d - discordance. Voir l'article sur la première colonne stratigraphique martienne.


Qu'y a-t-il de nouveau depuis quatre semaines dans les images et les informations transmises par la NASA ? Le robot a entrepris le tour du cratère, en photographiant l'intérieur et l'extérieur sous tous les angles.

Ci-dessous, sur une photographie prise d'orbite avec une relativement faible résolution, le trajet effectué le 2 juin, et les noms donnés au différents sites.

Figure 2. Trajet (en jaune) effectué par Opportunity le 2 juin 2004 (sol 148), noms des différents sites

"Pan Pos" = panoramic position . L'image du cratère Endurance est obtenue à partir d'une combinaison d'images prises par Mars Global Surveyor et Mars Exploration Rover Opportunity.


La figure suivante est une mosaïque d'images montrant le haut de la couche extérieure du cratère (éjectas probables).


On a l'impression de dalles juxtaposées, parfois imbriquées comme les pièces d'un puzzle, parfois moins imbriquées, parfois pas du tout imbriquées (figures suivantes). Quelle pourrait être l'origine de ces dalles, et même de ces puzzles de dalles ? Des fragments de strates éjectées et retombées à plat, les grands fragments se brisant en tombant, d'où parfois l'allure de puzzle ?

Figure 4. Dalles au bord du cratère Endurance

Les dalles sont imbriquées, un peu comme un puzzle.


Figure 5. Dalles au bord du cratère Endurance

Les dalles sont faiblement imbriquées.


Figure 6. Dalles au bord du cratère Endurance

Les dalles ne sont pas du tout imbriquées.


Mais ces dalles révèlent sur leur face supérieure les traces d'une stratification, preuve que très souvent la stratification fait un angle avec la face supérieure plane. Ce ne serait donc pas des strates "à plat" (on ne verrait pas de stratification sur le haut de la surface), mais des blocs d'argiles évaporitiques indurées inclinés dans tous les sens, et aplanis, usés par l'érosion éolienne. Sur les figures suivantes, on voit bien que les strates internes ne sont pas parallèles ; il ne s'agit donc pas de la fracturation d'un bloc unique, mais de la juxtaposition de nombreux fragments séparés tombés dans tous les sens et qui auraient été aplanis ensuite par l'érosion éolienne. Ci-dessus une figure montrait, elle, en bas à droite, un puzzle d'une quinzaine de dalles jointives avec les strates apparemment avec la même inclinaison. Il s'agirait d'un gros bloc unique, fêlé lors de sa chute et maintenant aplani.

Figure 7. Dalles recouvertes de sphérules au bord du cratère Endurance

Noter les traces de stratification. Navigation camera , sol 123.


Figure 8. Dalles recouvertes de sphérules au bord du cratère Endurance

Noter les traces de stratification. Panoramic camera , sol 122.


Figure 9. Dalles recouvertes de sphérules au bord du cratère Endurance

Noter les traces de stratification. Panoramic camera , sol 126.


Certaines de ces roches ont été particulièrement étudiées, comme la roche Pyrrho Mania . Les myrtilles (de 2 à 4 mm de diamètre) donnent l'échelle. Le petit rectangle clair (4 x 16 cm) est détaillé sur la figure d'après. On y voit un étrange réseau de micro rides et sillons difficile à interpréter. Interaction entre une érosion éolienne créant une surface ondulée et une stratification complexe ?

Figure 10.  Pyrrho Mania , rocher au bord du cratère Endurance

Longueur du rectangle blanc = 16 cm.


Figure 11. Détail, 16cm x 4cm, du rocher Pyrrho Mania

Observer l'étrange réseau de rides et sillons difficiles à interpréter. L'éclairage vient du bas légèrement à gauche. Détail d'une des zones avec une "myrtille.


La NASA a également fait tout une galerie de photographies des pentes internes du cratère, qui confirment les conclusions tirées il y a un mois des premières photographies, sans apporter de nouvelles révélations sensationnelles.

Figure 12. Bordure du cratère Endurance

Panoramic camera , sol 117.


Figure 13. Bordure du cratère Endurance

Panoramic camera , sol 118.


Figure 14. Bordure du cratère Endurance

Panoramic camera , sol 118.


Figure 15. Bordure du cratère Endurance

Navigation camera , sol 107.


Figure 16. Bordure du cratère Endurance

Navigation camera , sol 124.


Figure 17. Bordure du cratère Endurance

Navigation camera , sol 116.


La NASA a également obtenu des compositions colorées (fausses couleurs), visualisant et exagérant les différences spectrales vues par les différents spectromètres, ce qui reflète les différences lithologiques, minéralogiques et chimiques des couches internes. Les figures suivantes montrent la falaise Burn Clift en "vraies couleurs" (vue choisie pour illustrer la succession stratigraphique de la figure 1)et en "fausses couleurs".

Figure 18. La falaise Burn Clift sur le bord du cratère Endurance

Image en "vraies couleurs".


Figure 19. La falaise Burn Clift sur le bord du cratère Endurance

mage 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.


La NASA indique que les blocs bleu turquoise seraient en basalte (la NASA n'indique rien sur la nature des éboulis bleus qui tapissent les flancs inférieurs), que les niveaux jaunes et rouges seraient riches en évaporites, et que les strates vertes seraient un mélange de roches basaltiques et d'oxyde de fer. À ce jour (10 juin) la NASA n'interprète pas le mode de genèse de ces couches "vertes" (en fausse couleur). Mais la disposition finement stratifiée de ces roches et leur nature possible de basalte très oxydé suggéreraient que ces couches soient des cendres volcaniques fines (éoliennes) ayant sédimenté dans un milieu aquatique (retombée volcanique sédimentées en milieu lacustre ou marin calme), ou alors la sédimentation de cendres basaltiques fines amenées là par un courant (rivière, courant lacustre ou marin ?) et ayant sédimenté dans ce milieu calme.

Le 8 juin, après avoir pesé le "pour" et le "contre", la NASA a décidé de faire rentrer le robot dans le cratère. Le "pour", c'est la possibilité d'images en gros plan, d'analyses in situ des couches inférieures, en particulier ces couches vertes en fausses couleurs…. Le "contre", c'est le risque d'accident, de chute du robot au fond du cratère, et la difficulté possible (probable ?) pour en sortir même sans chute, à cause du patinage sur les fortes pentes tapissées de myrtilles. Les figures suivantes montrent le bord du cratère par où va s'aventurer Opportunity (pente de 18°, avec sable et myrtilles) et le trajet prévu vers la première cible.

Figure 20. Bordure du cratère par où Opportunity va s'aventurer

Mosaïque d'images prises le 6 juin 2004.



Pourvu que le robot ne chute pas au fond du cratère, qu'il puisse atteindre ces strates mystérieuses et qu'il puisse nous renseigner sur leur nature et leur disposition ! Attendons la suite...

Spirit

Pendant ce temps, le robot Spirit progresse. Spirit s'est posé au sein d'une plaine recouverte de blocs basaltiques. Par contre, à 2 km de son site d'atterrissage, des collines ( Columbia Hills ) "ressortent" de sous le basaltes. Le matériel constituant ces collines constitue vraisemblablement le substratum de la plaine basaltique. Spirit s'y dirige donc.


Le 21 mai (sol 137), Spirit était localisé à 680 m de son premier objectif West Spur . De là il gagnera peut être Lookout Point (d'où il devrait avoir une vue générale du site, ce qui permettra à la NASA de choisir des cibles), à moins que ce qu'il découvre sur son trajet n'amène la NASA à changer son programme. Ce qu'il voit déjà est prometteur. Les six images suivantes (prises du Nord au Sud) montrent un panorama général de ces collines.

Figure 23. Les Columbia Hills prises à 680m depuis la plaine

Les flèches indiquent les affleurements "stratiformes".



Figure 25. Les Columbia Hills prises à 680m depuis la plaine

Les flèches indiquent les affleurements "stratiformes".


Figure 26. Les Columbia Hills prises à 680m depuis la plaine

Les flèches indiquent les affleurements "stratiformes".


Figure 27. Les Columbia Hills prises à 680m depuis la plaine

Les flèches indiquent les affleurements "stratiformes".


Figure 28. Les Columbia Hills prises à 680m depuis la plaine


À plusieurs endroits fléchés, on y devine des "affleurements" et une structures en couches (strates, terrasses…). La figure suivante montre une vue satellite verticale de ces collines, avec quelques éléments interprétatifs.

Figure 29. Les collines Columbia Hills , à 2 km du site d'atterrissage de Spirit

Les flèches indiquent les affleurements "stratiformes".


Plus Spirit s'approche, plus les vues sont détaillées. En voici trois exemples. La première vue est une vue (en couleurs) plus détaillée du champ photographié 15 jours plus tôt. Sur la seconde vue, prise le 2 juin, on voit bien West Spur , le premier objectif. Sur la troisième vue, prise à 400 m de West Spur , on voit bien les objectifs scientifiques : des boulders , gros éboulis venant du sommet des collines, et de possibles affleurements ( outcrop ).

Spirit est maintenant très près de son objectif, la base des collines.

Figure 33. Base des Columbia Hills

Navigation camera , sol 154.


Figure 34. Aux pieds des Columbia Hills

Panoramic camera , sol 154.


Figure 35. Aux pieds des Columbia Hills

Panoramic camera , sol 154.


Que va-t-il découvrir ?

Mais n'oublions pas qu'au cours de ce trajet, Spirit s'arrête périodiquement pour effectuer des analyses. Par exemple, il a analysé plusieurs fois le sol meuble en surface ou après avoir creusé des petites tranchées (de l'ordre de 10 cm de profondeur). Le sol s'avère être localement riche en sulfate de magnésium. Il ne s'agit pas de couches sédimentaires de sulfates mais vraisemblablement d'une imprégnation du sol par des sels issus de l'évaporation d'une nappe phréatique.

Figure 36. Résultats des analyses du sol martien sur le trajet du robot Spirit

La teneur en sulfate de magnésium varie en fonction de la profondeur : c'est plus concentré au fond ( bottom ) de la tranchée qu'en surface ( top ) avec une concentration maximale à mi-profondeur ( wall = paroi).


Sonde Mars Express

Et n'oublions pas non plus que pendant ce temps là, la sonde européenne Mars Express qui fonctionne fort bien, est en train de se placer sur son orbite définitive et d'étalonner ses instruments. Pendant cette période d'installation, elle a, à ce jour, néanmoins publié 92 photographies dont deux concernent le cratère Gusev, site d'atterrissage de Spirit.

Ci-dessous, une vue verticale de la région avec agrandissement autour du site d'aterrissage (marqué d'une croix).

Figure 37. Région du cratère Gusev vue par Marx Express

Image couleur (janvier 2004) acquise par la caméra stéréo haute résolution ( high resolution stereo camera = HRSC) de Mars Express orbiter à 320 km d'altitude. La largeur de l'image représente 60 km au sol. Le Nord est en bas de l'image.


Figure 38. Région du cratère Gusev vue par Marx Express

Vue détaillée de la zone encadrée sur l'image précédente.


Les figures suivantes montrent des vues obliques générales et détaillées de cette même région. Les Colombia Hills sont indiquées par une flèche.

Figure 39. Vue Mars Express oblique d'une partie du cratère Gusev

Vue prise le 16 janvier 2004 par la HRSC de Mars Express . Le cratère a un diamètre de 160 km. Les reliefs au bas et au sommet de l'image sont les bords du cratère.


Figure 40. Détail en vue oblique d'une partie du cratère Gusev

Vue détaillée de la zone encadrée sur l'image précédente. La flèche localise les Colombia Hills .