Article | 11/02/2013
Les résultats de l'exploration de Mars par Curiosity entre novembre 2012 et février 2013 : sable volcanique, grès à stratifications entrecroisées, filons de gypse…
11/02/2013
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Résumé
Déploiement des outils de Curiosity, analyses et nouvelles questions.
Nous avons laissé Curiosity mi-octobre en route vers Yellowknife Bay. Il est resté quasi immobile pendant 2 mois (moins de 50 m de progression entre les sols 52 et 111) pour tester à fond tous ses équipements scientifiques. La dernière carte publiée montrant ses trajets date du sol 152 (10 janvier). Il est resté dans le même secteur depuis.
Source - © 2013 — D'après NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona/CAB(CSIC-INTA)/FMI et NASA/JPL-Caltech/Univ. Arizona
Curiosity était toujours dans ce même secteur le 11 février 2013. Les croix jaunes indiquent sa position lors du sol numéroté par les chiffres jaunes. On voit qu'il ne s'est que très peu déplacé entre les sols 52 à 111 (moins de 50 m), et depuis le sol 130. Il est rentré dans la dépression nommée Yellowknife Bay entre les sols 120 et 121. Il y est encore à ce jour 10 février 2013).
Nous vous proposons un résumé de ces 3,5 mois et demi d'exploration martienne. L'équipe des scientifiques de la mission Curiosity est un peu plus « avare » de renseignements scientifiques que leurs homologues de Spirit et Opportunity au temps du début de ces deux missions. Ces dernières faisaient de très fréquents communiqués de presse, et publiaient de nombreuses images commentées. L'équipe de Curiosity publie moins de communiqués de presse (http://mars.jpl.nasa.gov/msl/news/whatsnew/(lien externe - nouvelle fenêtre)) et moins d'images commentées (http://mars.jpl.nasa.gov/msl/multimedia/images/(lien externe - nouvelle fenêtre)), ce qui explique la faible fréquence de nos articles. La Nasa publie néanmoins chaque jour toutes les images brutes (http://mars.jpl.nasa.gov/msl/multimedia/raw/(lien externe - nouvelle fenêtre) ) arrivées les jours précédents. Cet article, essentiellement fait de commentaires d'images, utilise donc (1) les images commentées en reproduisant-explicitant-simplifiant-complétant … ces commentaires, et aussi des images brutes (Raw images) avec des commentaires purement personnels, sans parfois disposer d'échelle, d'orientation … et donc à ne prendre qu'avec réserve. Les images commentées par la Nasa seront annotées IC, et les images brutes (avec commentaires personnels à prendre avec réserve) seront annotées IB. Dans un premier temps nous étudierons les tests instrumentaux et les résultats scientifiques. Dans un deuxième temps, nous interpréterons les images avec un regard de géologue.
Étalonnages, mises au point des instruments scientifiques et résultats obtenus lors de ces mises au point
 Source - © 2012 — NASA/JPL-Caltech Ces images ont été prises les 31 octobre et 1er novembre 2012 (sols 84 et 85). La base du Mont Gale, la cible principale de la mission que l'on voit sur l'horizon légèrement à droite du centre de l'image, est située à 5 km. Ce site de travail a été baptisé Rocknest. Sur la mini-dune en bas à gauche de l'image, on voit des petites tranchées qui ont servi aux prélèvements de sable à fin d'analyses diverses, de test de mise au point et d'étalonnage… |  Source - © 2012 — NASA/JPL-Caltech/LANL/CNES/IRAP/LPGN/CNRS À gauche, photo prise avant les tirs ; à droite, photo prise après 30 tirs laser au même endroit. Images prises le sol 74 (20 octobre 2012). |
 Source - © 2012 — NASA/JPL-Caltech/MSSS C'est dans des mini dunes de ce site qu'ont été prélevés les échantillons analysés aux figures 6 et 7 |  Source - © 2012 — NASA/JPL-Caltech/MSSS C'est avec de tels prélèvements qu'ont été faites les analyses des figures 6 et 7 (image faite le sol 84 = 31 octobre 2012 |
 Source - © 2012 — NASA/JPL-Caltech/Ames L'interprétation de cette figure classique de diffraction X, la première obtenue sur une autre planète, indique que ces sables et poussières éoliens sont constitués de cristaux de feldspaths, de pyroxènes et d'olivines mélangés avec un verre amorphe. La composition de ces poussières éoliennes est semblable à celle des poussières éoliennes volcaniques basaltiques telles qu'en transportent les vents à Hawaï ou à La Réunion. Ces sables et poussières ne portent aucune (ou très peu de) trace minéralogique d'altération par de l'eau liquide. Ils seraient donc beaucoup plus récents que les conglomérats, grès et sédiments beaucoup plus "matures" rencontrés jusqu'ici et décrit ci-après, ce qui est stratigraphiquement normal puisqu'ils les recouvrent. |  Source - © 2012 — NASA/JPL-Caltech, SAM/GSFC Ce résultat, donné en échelle logarithmique, est conforme à ce que l'on savait déjà, et montre que SAM fonctionne parfaitement. |
 Source - © 2012 — NASA/JPL-Caltech/GSFC En chauffant ce prélèvement, des composés volatils s'en échappent, volatils analysés par l'instrument Tunable Laser Spectrometer (TLS) et/ou par l'instrument Gas Chromatograph (GC). Les composés volatils identifiés après ce premier chauffage sont (sans surprise) H2O et CO2, mais aussi du SO2 (indiquant la présence très probable de sulfates) et de l'O2, issus très vraisemblablement de la décomposition de perchlorate (ClO4-), composé déjà soupçonné par les analyses des sondes Viking en 1976 et identifié par Phœnix en 2009. SAM a détecté des traces infimes de matière organique. Cette matière carbonée pourrait avoir 3 origines : 1- une origine "indigène", le sol de Rocknest contenant vraiment de la matière organique, 2- une origine exogène (matière organique extra-terrestre), 3- une origine instrumentale, la matière organique identifiée venant de l'instrument d'analyse lui-même et des "blancs" ayant servi pour ces analyses. Les très faibles taux de matière organique mesurés ne permettent pas de séparer ces 3 origines possibles. Dans l'état actuel des données, on ne peut pas trancher de façon définitive sur la présence ou l'absence de matière organique "indigène" dans les sables de Rocknest. |  Source - © 2012 — NASA/JPL-Caltech/CAB(CSIC-INTA)/FMI/Ashima Research Au cours d'une journée martienne, la pression varie d'environ 10%, avec un minimum vers 16h et un maximum vers 7h. Cette variation diurne est due à une “marée thermique”, onde de pression globale dans l'atmosphère de Mars engendrée par le rayonnement solaire chauffant le sol. Entre le sol 31 (courbe bleue, septembre 2012 sur Terre) et le sol 93 (courbe verte, novembre 2012 sur Terre), la pression a augmenté de 80 Pa. Cette augmentation est due à la sublimation de la calotte transitoire australe qui se vaporise lentement en ce printemps dans l'hémisphère Sud en relâchant du CO2. |
Source - © 2013 — NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona/CAB(CSIC-INTA)/FMI
Cette frontière géologique est d'une double nature, visible sur cette image Mars Reconnaissance Orbiter : terrain sombre jusqu'au sol 120, et terrain plus clair à partir du sol 121. Cette limite d'albédo coïncide approximativement avec une limite dans les valeurs de l'inertie thermique du sol identifiée par la sonde en orbite Mars Odyssey (ligne verte pointillée). Cette inertie thermique avait été déterminée depuis l'orbite en mesurant les différences de températures diurne et nocturne. Chaque jour, Curiosity mesure la température du sol, le jour et la nuit (graphe en haut à gauche). Sans surprise (effet d'albédo), la température diurne maximale des terrains clairs est moins élevée (≈0°C) que celle des terrains sombres (≈10°C). Par contre la température nocturne minimale au sol des terrains clairs est plus élevée (≈-80°C) que celle du sol des terrains sombres (≈-90°C). On retrouve avec des mesures au sol ce qu'on avait identifié depuis l'orbite : les terrains clairs ont une inertie thermique plus grande (plus riche en eau ??) que les terrains sombres.
 Source - © 2013 — NASA/JPL-Caltech/MSSS Mars semble uniformément orangé. Mais cela est dû à une fine couche de poussière qui recouvre presque tout d'un très fin film. Curiosity est muni d'une brosse tournante. On voit ici deux gros plan d'un affleurement photographié le sol 150 (6 janvier 2013), avant (en haut) et après (en bas) brossage, révélant que la roche a une couleur gris-verdâtre. La surface nettoyée mesure 6,2 x 4,7 cm. |  Source - © 2013 — NASA/JPL-Caltech/MSSS, haut et bas Curiosity peut travailler de nuit car il ne dépend pas de panneaux solaires pour fonctionner (il marche à l'énergie nucléaire). Sur son bras porte-outils, près de la caméra MAHLI (Mars Hand Lens Imager), il possède des diodes pouvant éclairer en lumière blanche, d'autres en lumière UV. On pourra ainsi séparer minéraux fluorescents ou non, pour guider les analyses ponctuelles. Images prises le sol 165 (23 janvier 2013). |
 Source - © 2013 — NASA/JPL-Caltech/LANL/CNES/IRAP/LPGNantes/CNRS Ce foret, qui peut fonctionner en percussion et/ou en rotation, mesure 1,6 cm de large. Il servira à prélever de petits fragments ou de la poudre de roche prélevés à quelques centimètres sous la surface pour ensuite les analyser avec SAM ou CheMin. |  Source - © 2013 — NASA/JPL-Caltech Images prise le sol 170 (27 janvier 2013). |
 Source - © 2013 — NASA/JPL-Caltech/MSSS L'entaille creusée par le foret mesure 1,7 cm dans sa plus grande dimension. |  Source - © 2013 — NASA/JPL-Caltech/MSSS Image prise le sol 182 (8 février 2013). Les trous creusés par le foret mesurent 1,6 cm de diamètre et sont profonds de 2 cm (premier test, à droite) et 6,4 cm (second forage, à gauche). La dalle sur laquelle a été effectué ce premier forage en rotation a été nommée John Klein. Avant d'effectuer un forage, Curiosity mesure la direction du vent et se place "contre le vent" pour que les poussières occasionnées par ce forage soient emportées au loin et ne se déposent pas sur ses instruments. |
Résultats et questions scientifiques apportés par les "images géologiques" et par leur(s) l'interprétation(s)
 Source - © 2012 — NASA/JPL2-Caltech/MSSS Le champ de l'image couvre 1,9 x 2,2 cm. Le plus gros grain mesure un peu plus d'un demi-millimètre (655 µm). On peut identifier plusieurs types de grains : gris, blancs, translucides, vitreux… Il ne reste qu'à déterminer la composition minéralogique de ces grains. |  Source - © 2012 — NASA/JPL-Caltech/MSSS Image brute prise le sol 109 par la caméra droite du mât (Matsacn Right). |
Source - © 2012 — NASA/JPL-Caltech/MSSS
Yellowknife Bay est la zone déprimée au centre de l'image. Curiosity est resté aux environs immédiats de ce site durant les mois d'octobre et novembre 2012.
Source - © 2012 — NASA/JPL-Caltech
Sur cette mosaïque d'images prises le sol 130 (17 décembre 2012) on note la bordure de cette "baie" (à gauche) et son fond constitué de grandes "dalles" plus ou moins jointives dont les plus grandes étaient visibles depuis l'orbite (voir la première figure de l'article ou la vue MRO (figure 2) de l'article d'octobre 2012 sur les premiers résultats de Curiosity). L'origine de ces dalles est assez énigmatique, car elles ne ressemblent ni à des fentes de dessiccation, ni à des sols polygonaux. Fentes dues aux très fortes variations de températures entre le jour et la nuit ?
 Source - © 2012 — NASA/JPL-Caltech Image brute du sol 132, caméra du Fron tHazcam, Left A. | |
 Source - © 2012 — NASA/JPL-Caltech/MSSS Image brute, MAHLI, sol 132. La taille des grains les plus gros (que l'on peut déterminer grâce à une vue annotée(lien externe - nouvelle fenêtre)) est d'environ 1 à 2 mm. Certains grains semblent translucides et ressembleraient à du feldspath. Ces grains sont relativement arrondis, preuve d'un transport assez prolongé. |  Source - © 2012 — NASA/JPL-Caltech/MSSS La taille des grains les plus gros (que l'on peut déterminer grâce à une vue annotée(lien externe - nouvelle fenêtre)) est d'environ 1 à 2 mm. Certains grains semblent translucides et ressembleraient à du feldspath. Ces grains sont relativement arrondis, preuve d'un transport assez prolongé. |
 Source - © 2012 — NASA/JPL-Caltech Il s'agit d'une mosaïque d'image prise le sol 120 (7 décembre 2012). Ces strates de la formation Shaler sont stratigraphiquement au-dessus de la formation Gillespie et sont donc plus jeunes. |  Source - © 2012 — NASA/JPL-Caltech/MSSS On voit très nettement des stratifications obliques et entrecroisées, déposées par un courant. La taille des éléments détritiques exclut que le courant les ayant transportés soit un courant d'air (vent) ; il s'agit bien de sédiments déposés par un courant d'eau. La vue mesure environ 6 m de droite à gauche. |
 Source - © 2012 — NASA/JPL-Caltech/MSSS Zoom de la figure précédente. On voit très nettement des stratifications obliques et entrecroisées, déposées par un courant. La taille des éléments détritiques exclut que le courant les ayant transportés soit un courant d'air (vent) ; il s'agit bien de sédiments déposés par un courant d'eau. La vue mesure environ 2 m de droite à gauche. |  Source - © 2012 — Pierre Thomas Ces strates terrestres sont en calcaire bioclastique, et non en débris silicoclastiques comme sur Mars. Le couteau suisse donne l'échelle. Jurassique moyen du Sud de Brive (Corrèze). |
 Source - © 2013 — NASA/JPL-Caltech Un étrange serpent martien : filon de ? dégagé par l'érosion différentielle ? |  Source - © 2013 — NASA/JPL-Caltech/MSSS Mosaïque d'images Matscam, sols 137 à 141 (24 au 28 décembre 2012). |
 Source - © 2013 — NASA/JPL-Caltech/MSSS Le sol 160 (16 janvier 2013), une des images brutes prise par une des caméras du mât (Matscam LEFT) montre ce qui semble être un fragment de Snake River Rock brisé par le passage de Curiosity (qui pèse 900 kg rappelons-le). Cette fracturation montre que la roche présente des cassures fraîches très claires (du gypse ?). Attendons que la NASA confirme qu'il s'agit bien de Snake River Rock et nous donne les résultats d'une analyse chimique ou minéralogique si elles ont été faites. | |
 Source - © 2012 — NASA/JPL-Caltech/MSSS L'unité Sheepbed contient de multiples sphérules, très vraisemblablement des concrétions obtenues par percolation d'eau chargée de substances dissoutes à travers le sédiment et cristallisations in situ de ces sphérules. L'image mesure environ 50 cm de gauche à droite ; chaque sphérule mesure de 2 à 4 mm de diamètre. Ces sphérules sont-elles de même nature que les myrtilles classiques ou nouvelles trouvées par Opportunity ? Cette formation Sheepbed est stratigraphiquement la plus basale (la plus vieille) des formations sédimentaires de Yellowknife Bay. Des veines claires (voir plis loin) parcourent cette formation. | |
 Source - © 2012 — NASA/JPL-Caltech/MSSS, gauche et droite Vues de près, ces sphérules ne ressemble ni aux myrtilles classiques d'Opportunity qui se sont avérées être en hématite, ni aux myrtilles d'un "nouveau type" trouvées par le même Opportunity en 2012. Montage de 2 images MAHLI prises le sol 154 (12 janvier 2013). |  Source - © 2012 — NASA/JPL-Caltech/MSSS Que ce soit pour les sphérules prises dans la roche ou pour celles qui s'en sont détachées, leur centre est souvent déprimé, ce qui suggère une structuration concentrique avec un centre beaucoup plus érodable que la périphérie. Attendons que la NASA nous communique les résultats d'analyses. Image (Mastcam, Right) prise le sol 159 (16 janvier 2013). |
 Source - © 2012 — NASA/JPL-Caltech/MSSS Chaque petit filon mesure au plus quelques centimètres de large. Les analyses de ChemCam (voir plus bas) montrent que ces petits filons sont très probablement remplis de gypse. Image du sol 123 (13 décembre 2012). |  Source - © 2013 — NASA/JPL-Caltech/MSSS La partie médiane de la photo correspond à une "mini-falaise verticale", alors que la zone au premier plan correspond à une dalle sub-horizontale. Image brute (Mastcam, Right), prise le sol 153 (10 janvier 2013). |
 Source - © 2012 — NASA/JPL-Caltech/MSSS La partie médiane de la photo correspond à une "mini-falaise verticale", alors que la zone au premier plan correspond à une dalle sub-horizontale. Image brute (Mastcam, Right), prise le sol 153 (10 janvier 2013). |  Source - © 2012 — NASA/JPL-Caltech/MSSS , modifié La partie médiane de la photo correspond à une "mini-falaise verticale", alors que la zone au premier plan correspond à une dalle sub-horizontale. Sur cette image (à la limite de la résolution), on devine une structuration interne au filon, sous forme de "lignes" perpendiculaires aux épontes. L'image interprétée du rectangle noir interne se trouve (à la même échelle) en haut à droite de cette figure. Sans doute des cristaux de gypse ont-ils crû perpendiculairement aux épontes. Image brute (Mastcam, Right), prise le sol 153 (10 janvier 2013). |
 Source - © 2012 — NASA/JPL-Caltech/LANL/CNES/IRAP/LPGNantes/CNRS L'analyse d'un basalte est donnée pour comparaison. Ces deux filons contiennent du calcium, du soufre et de l'hydrogène. Par comparaison, on voit que le basalte contient du calcium, mais quasiment pas de soufre ni d'hydrogène. Le minéral remplissant ces filons est donc très vraisemblablement du gypse (CaSO4 ,2 H2O), ou éventuellement de la bassanite (CaSO4 ,1/2 H2O). La présence de gypse remplissant des filonnets montre que de l'eau chargée en sulfates a circulé (à basse ou moyenne température) dans un réseau de fractures affectant les sédiments de Yellowknife Bay. | |
 Source - © 2012 — NASA/JPL-Caltech/LANL/CNES/IRAP/LPGNantes/CNRS/LGLyon/Planet-Terre À gauche, les scientifiques de la NASA ont indiqué la nature des filons et de leur encaissant. À droite, les scientifique de la NASA ont choisi un objet géologique terrestre de morphologie similaire, analogue qu'ils sont allés chercher sur Planet-Terre (Gypse de l'oasis de Siwa). Une différence, cependant, que n'indique pas le site de la NASA : l'encaissant sédimentaire des filonnets de gypse terrestre n'a pas une composition basaltique, mais argileuse. | |
La NASA a publié mi-janvier 2013 deux montages d'images montrant bien la variété et la richesse géologiques de Yellowknife Bay dans le secteur où allait être entrepris les premiers forages (début février 2013). Pour faciliter le repérage, la comparaison entre les deux images, une croix rouge a été ajoutée pour marquer un même rocher. Pour chaque photo, la NASA a choisi 3 secteurs donnant lieu à un agrandissement.
 Source - © 2013 — NASA/JPL-Caltech/MSSS L'agrandissement A1 montre une roche avec une "croûte superficielle" fracturée (origine ?). L'agrandissement B1 montre une roche caractéristique de la formation Sheepbed avec ses filonnets clairs et ses sphérules. L'agrandissement C1 montre une roche sombre, probablement allochtone car semblable à d'autres roches sombres trouvées plus haut dans la stratigraphie locale. Le rocher marqué d'une croix rouge se retrouve sur la figure suivante. Le rond orange localise le lieu de forage (voir la première partie et plus bas). | |
 Source - © 2013 — NASA/JPL-Caltech/MSSS L'agrandissement A2 montre un réseau de "rides" émergeant de la surface, probablement des fractures remplies de matériel plus résistant à l'érosion que le reste de la roche. Le cœur de la ride est parfois en creux, ce qui signifie que les deux bords de la ride sont plus résistants à l'érosion que son cœur. L'agrandissement B2 montre que ce qui était apparemment la même surface montre un décalage vertical centimétrique (veine sous-jacente partiellement disparue ?). L'agrandissement C2 montre un trou dans le sable remplissant une fracture, ce qui implique qu'il y a infiltration de sable dans le système de fractures, suggérant un âge très jeune (voire encore actif) quant à la genèse de ces fractures. Réseau de fractures dues aux très fortes variations de températures entre le jour et la nuit ? Le rocher marqué d'une croix rouge se retrouve sur la figure précédente. | |
 Source - © 2013 — NASA/JPL-Caltech Les deux points de forage sont localisés sur la première vue du secteur, ci-dessus. Image Navcam, Left-A, du sol 182 (9 février 2013). |  Source - © 2013 — NASA/JPL-Caltech/MSSS Cet agrandissement montre un réseau de "rides" émergeant de la surface, probablement des fractures remplies de matériel plus résistant à l'érosion que le reste de la roche. Le cœur de la ride est parfois en creux, ce qui signifie que les deux bords de la ride sont plus résistants à l'érosion que son cœur. Image Mastcam, Right, prise le sol 153 (10 janvier 2013). |
