Article | 30/05/2014

Les aventures et les résultats de Curiosity entre septembre 2013 et mai 2014, de Yellowknife Bay à Kimberley

30/05/2014

Auteur(s) / Autrice(s) :

  • Pierre Thomas
    Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS de Lyon

Publié par :

  • Olivier Dequincey
    ENS de Lyon / DGESCO

Résumé

Géologie martienne : analyses, terrains striés, discordances angulaires, dynamique sédimentaire, galet de gabbro à plagioclases pluri-centimétriques... sur le chemin du Mont Sharp.

Notre dernière chronique sur les aventures scientifiques du robot Curiosity date de début septembre 2013 (cf. Les travaux et résultats de Curiosity, de mi-février à début-septembre 2013). Nous avions laissé Curiosity "fonçant" vers le Sud-Ouest, après être resté quasiment dix mois à étudier les affleurements de Yellowknife Bay. Que s'est-il passé durant ces neuf derniers mois ?

On peut diviser cette chronique en deux parties : (1) les résultats publiés dans la revue Science en janvier 2014 concernant Yellowknife Bay et (2) le récit et les résultats préliminaires du trajet.

Trajet déjà effectué par Curiosity et trajet restant à faire pour atteindre le mont Sharp (état fin mai 2014)
Figure 1. Trajet déjà effectué par Curiosity et trajet restant à faire pour atteindre le mont Sharp (état fin mai 2014) — ouvrir l’image en grand

Sur cette carte, le trajet déjà effectué est indiqué en trait plein rouge. Le trajet restant à faire pour atteindre les niveaux inférieurs du Mont Sharp (ellipse bleue, sa cible principale), est indiqué en pointillés rouges. Le cercle bleu en haut à droite correspond à Yellowknife Bay, où Curiosity est resté 10 mois (8 mois d'études scientifiques, 1 mois de bugs informatiques et 1 mois sans transmission du fait des positions relatives Terre-Soleil-Mars). La flèche jaune indique la position approximative de Curiosity à la fin de notre dernière chronique, début septembre 2013. Les principaux points d'intérêt depuis septembre 2013 sont indiqués (et datés) par des petits cercles de couleur.

La géologie de Yellowknife Bay

Yellowknife Bay, vue générale faite les sols 170 à 176 (27 janvier au 3 février 2013)
Figure 2. Yellowknife Bay, vue générale faite les sols 170 à 176 (27 janvier au 3 février 2013) — ouvrir l’image en grand

C'est dans ce secteur qu'Opportunity a fait huit mois de géologie intensive.

Curiosity a travaillé huit mois dans Yellowknife Bay. Nous avons relaté les résultats préliminaires fournis "au jour le jour" par la NASA (cf. Les travaux et résultats de Curiosity, de mi-février à début-septembre 2013). En janvier 2014, la revue Science a publié un numéro spécial (Science vol. 343) concernant les résultats "définitifs" de cette exploration, résultats qui confirment et précisent les résultats préliminaires fournis "en temps réel" quelques mois plus tôt.

Nous vous résumons rapidement ces résultats, que nous illustrerons par les 6 figures suivantes.

Curiosity a toujours circulé sur des roches sédimentaires, roches qui ont été déposées par de l'eau courante dans un ancien lac. Ce sont essentiellement des roches détritiques, gréseuses ou argileuses, provenant de l'altération et de l'érosion de roches basiques (basaltes, gabbros…) et du dépôt de leurs débris et produits néoformés dans le lac. Elles se sont déposées dans de l'eau peu salée, avec un pH neutre, avec coexistence de micro-environnements oxydés et réduits. Une colonne stratigraphique locale a pu être établie. Cet ancien environnement serait aujourd'hui tout à fait habitable par la majorité des bactéries terrestres actuelles, alors que l'ancien environnement d'Opportunity ne le serait que pour des bactéries bien particulières (acidophiles et halophiles). Ce pH neutre est également une condition favorable à une éventuelle chimie prébiotique (polymérisation des acides aminés…). Ces roches ont subi une diagenèse se traduisant, entre autres, par la présence de multiples sphérules (qui ne sont pas sans rappeler les myrtilles d'Opportunity). Ces roches sont traversées de fractures maintenant remplies de minéraux secondaires, principalement des sulfates. Ces roches contiennent un très faible pourcentage de carbone mais les études n'ont pas permis de savoir si les roches contenaient ou non des molécules organiques "indigènes". Le mélange "éléments détritiques + matrice argileuse + minéraux diagénétiques" a pu être daté (méthode K-Ar) à 4,2±0,4 Ga, ce qui confirme les âges attribués par la méthode de comptage des cratères. La vitesse de l'érosion éolienne a pu être estimée à environ 1 m par million d'années.

Vue du secteur de Yellowknife Bay où ont été réalisés les deux forages à la base des analyses minéralogiques, chimiques et isotopiques (John Klein et Cumberland) (sol 137, 24 décembre 2012)
Figure 3. Vue du secteur de Yellowknife Bay où ont été réalisés les deux forages à la base des analyses minéralogiques, chimiques et isotopiques (John Klein et Cumberland) (sol 137, 24 décembre 2012) — ouvrir l’image en grand

De bas en haut, on trouve l'unité Sheepbed, formée d'argiles plus ou moins gréseuses et où ont eu lieu les deux forages. Cette unité Sheepbed est recouverte par l'unité Gillespie Lake essentiellement formée de grès plus ou moins grossiers. Ces deux unités sont affectées d'un réseau de fractures ouvertes d'origine peu claire (alternance de dilatations et de contractions thermiques ?). L'unité Gillespie Lake est elle-même surmontée par l'unité Glenelg, avec à sa base intercalation locale de la formation de Point Lake, formation d'origine bien énigmatique (cf. Les travaux et résultats de Curiosity, de mi-février à début-septembre 2013, figures 13 à 21).

Log stratigraphique synthétique du secteur de Yellowknife Bay
Figure 4. Log stratigraphique synthétique du secteur de Yellowknife Bay — ouvrir l’image en grand

Le trajet de la période septembre 2013 – mai 2014

Contrairement à son habitude, la NASA est très "chiche" en communication de résultats préliminaires.

Si toutes les images brutes (raw images), sans échelle, sans orientation, sans aucun commentaire… sont bien mises à disposition tous les jours sur le web (Mars Science Laboratory / Raw images(lien externe - nouvelle fenêtre)), la NASA ne livre que peu de photographies commentées ou de panoramas tout construits (Mars Science Laboratory / Images(lien externe - nouvelle fenêtre)) ou de News » (MSL / What's new(lien externe - nouvelle fenêtre)). Par contre, on peut facilement suivre, quasiment au jour le jour la progression de Curiosity grâce à des cartes très précises (MSL / Where is Curiosity?(lien externe - nouvelle fenêtre) ).

On en est donc très souvent réduit à faire ses propres interprétations géologiques (exclusivement à l'aide d'images, puisque seulement deux résultats analytiques ont été divulgués depuis la sortie de Yellowknife Bay) et à faire ses propres mosaïques "maison" pour avoir des panoramas. Dans le cas des panoramas, la "déficience" de la NASA est compensée par des initiatives privées, qui élaborent et mettent en ligne de tels panoramas. Avec son accord, j'utilise donc des panoramas fait par Damia Bouic, diplômée du DNSEP option design à l'École Supérieure des Beaux Arts de Marseille, panoramas disponible sur son blog Marsrovers Images(lien externe - nouvelle fenêtre).

Face à cette pénurie de données scientifiques, la suite des aventures de Curiosity va se réduire à 53 images commentées, qui peuvent être des images uniques de la NASA, des panoramas NASA, des panoramas de Damia Bouic, ou des panoramas "maison". Toutes les interprétations proposées sont donc forcément des interprétations personnelles et provisoires, à prendre avec les réserves d'usage.

Un exemple typique des paysages parcourus en ce début d'automne 2013 par Curiosity (sol 437, 29 octobre 2013)
Figure 9. Un exemple typique des paysages parcourus en ce début d'automne 2013 par Curiosity (sol 437, 29 octobre 2013) — ouvrir l’image en grand

Noter la nature très caillouteuse du sol sur lequel doit rouler Curiosity, ce qui ne sera pas sans conséquences sur l'état de ses roues.

Un exemple typique de paysage entre Cooperstown et Dingo Gap (sol 440, 1er novembre 2013)
Figure 16. Un exemple typique de paysage entre Cooperstown et Dingo Gap (sol 440, 1er novembre 2013) — ouvrir l’image en grand

Un banc de grès particulièrement résistant et présentant sa fracturation si particulière occupe le tiers gauche de l'image.

Le 28 janvier 2014 (sol 526), Curiosity arrive devant une dune qui barre une vallée : Dingo Gap
Figure 23. Le 28 janvier 2014 (sol 526), Curiosity arrive devant une dune qui barre une vallée : Dingo Gap — ouvrir l’image en grand

L'éviter en escaladant les pentes caillouteuses avec le risque d'encore plus dégrader ses roues, ou la franchir avec le risque de s'enliser ? En attendant, on peut noter un changement dans le paysage : il y a plus de collines qu'avant et celles-ci ont leur sommet constitué d'une dalle horizontale (du grès) particulièrement résistante.

Le 13 février 2014 (sol 541), on quitte définitivement le secteur de Dingo Gap dont on devine encore la dune au bout des traces de roues
Figure 28. Le 13 février 2014 (sol 541), on quitte définitivement le secteur de Dingo Gap dont on devine encore la dune au bout des traces de roues — ouvrir l’image en grand

On voit bien que les collines ont leur sommet constitué d'une dalle horizontale (du grès) particulièrement dure et résistante à l'érosion. Des sortes de cuestas et de buttes témoins (qu'on pourrait aussi appeler mesa) ! Et dominant le tout, le Mont Sharp.

Depuis août 2012, Curiosity roule sur des terrains d'un type nouveau, ici l'unité "striée"
Figure 29. Depuis août 2012, Curiosity roule sur des terrains d'un type nouveau, ici l'unité "striée" — ouvrir l’image en grand

Les différents types de terrains, à cause de leur aspect sur les images satellites haute résolution, ont été appelés unités respectivement cratérisée, bosselée, à couches fracturées, accidentée… Ce sol 548 (19 février 2014) on arrive très vraisemblablement pour la première fois près de l'unité appelée « unité striée », et on voit pourquoi ce nom. Le substratum est constitué d'une alternance relativement régulière de couches dures et de couches tendres. Ces couches ont un léger pendage (pendage sans doute d'origine sédimentaire, dû par exemple à une progradation à grande échelle, cf. Stratifications obliques de grande taille dans l'Archéen d'Afrique du Sud, canyon de la Blyde River ). L'intersection entre ces couches légèrement inclinées et la surface topographique donne cette morphologie "étrange" qui, en vue verticale, ressemble à des stries. Avec les images orbitales haute résolution, on voit que la direction globale de ces striations (l'intersection entre la surface et les différentes couches inclinées) est d'environ N70°, avec un léger pendage vers le SSE.

Du 22 février au 6 mars 2014 (du sol 550 au sol 562), Curiosity progresse dans un contexte accidenté, l'occasion de montrer de beaux paysages en faisant de belles mosaïques. Les quatre figures suivantes correspondent à quatre mosaïques "maisons" et ont deux buts : (1) montrer la variété et la beauté de ces paysages, (2) montrer le pendage des couches, parfois horizontales, parfois légèrement inclinées vers le SSE.

Le sol 568 (12 mars 2014), Curiosity s'approche du prochain site géologique "intermédiaire", le secteur de Kimberley
Figure 34. Le sol 568 (12 mars 2014), Curiosity s'approche du prochain site géologique "intermédiaire", le secteur de Kimberley — ouvrir l’image en grand

L'image résume la géologie de ce secteur : des couches inclinées (« unité striée ») visibles au centre droit de l'image, couches surmontées par des couches horizontales contenant des bancs très durs, dont ceux "chapeautant" les collines.

Le site de Kimberley a été choisi il y a plus d'un an comme site géologique intermédiaire entre Yellowknife Bay et la base du Mont Sharp. Sur les images orbitales, on y voit en effet des terrains horizontaux, avec plusieurs couches dures repères, souvent sous forme de buttes témoins (ou mesa), couches horizontales recouvrant en discordance angulaire les couches inclinées constituant l'unité striée. Une géologie variée, avec de nombreux escarpements. Or, forer juste à la base d'un escarpement peut être intéressant pour trouver de la matière organique préservée (cf. figure 8 de cet article).

Interprétation paléo-sédimentaire des observations dans le secteur de Kimberley
Figure 42. Interprétation paléo-sédimentaire des observations dans le secteur de Kimberley — ouvrir l’image en grand

On peut noter que ces couches inclinées ont une direction approximative N70° (traits rouges), avec un pendage orienté en général vers le SSE. Cette orientation et ce pendage sont approximativement partout les mêmes dans la mesure où l'on peut le déterminer sur la base de simple photos. On peut interpréter cette direction et ce pendage en termes de progradation, si on suppose que ces couches inclinées ont été déposées dans l'ancien lac par les torrents issus des bords du cratère et en constituent en quelque sorte le delta sous-lacustre. Cette orientation est en effet perpendiculaire à la direction les paléo-courants tels qu'ils sont figurés (flèches noires) sur le schéma de la NASA publié en décembre 2013.

Curiosity quitte Kimberley, en route vers la base du Mont Sharp, (sol 634, 19 mai 2014)
Figure 61. Curiosity quitte Kimberley, en route vers la base du Mont Sharp, (sol 634, 19 mai 2014) — ouvrir l’image en grand

Un dernier regard en arrière…