Article | 24/06/2008

Phoenix photographie, creuse et analyse le sol de Mars depuis 1 mois

24/06/2008

Auteur(s) / Autrice(s) :

  • Pierre Thomas
    Laboratoire de Sciences de la Terre / ENS de Lyon

Publié par :

  • Olivier Dequincey
    ENS de Lyon / DGESCO

Résumé

Phoenix, 1 mois après son atterrissage. Tranchées, observations microscopiques et analyses du sol martien. Observation de glace d'eau.


Le 26 mai 2008, Le robot de la NASA (non mobile) Phoenix s'est posé sur Mars. Le surlendemain, nous proposions un premier article rapide, commentaire à chaud des premieres images de Phoenix.

Quatre semaines après cet atterrissage, il est temps de faire le point sur cette mission. Le but final de cette mission, qui s'est posée en fin de printemps au Sud de la calotte permanente Nord mais dans un site occupé l'hiver par la calotte transitoire, est de mieux comprendre le cycle actuel (et éventuellement ancien) de l'eau et du carbone, avec des arrière-pensées exobiologiques évidentes.

Les principaux instruments scientifiques de Phoenix sont dédiés à l'analyse des composés volatils et/ou solubles contenus dans le sol au voisinage de la calotte polaire Nord. Un bras robotisé permettra des prélèvements depuis la surface jusqu'à une profondeur de 50 cm (si le sol n'est pas trop dur). Une partie des échantillons seront disposés dans des mini-fours (il y en a 8, utilisables une seule fois chacun). Phoenix chauffera ces échantillons de sol à des températures variées, recueillera les gaz (vapeur d'eau, composés carbonés –éventuellement organiques-…) qui s'en échapperont et les analysera par spectrométrie de masse. Un « kit de pédologie » analysera d'autres échantillons, mesurera l'évolution de la conductivité du sol, son contenu en substances solubles. Tout un kit de météorologie mesurera pression, température, abondance de la vapeur d'eau atmosphérique. Tout un système de caméras (avec « microscope », filtres divers…) étudiera à la fois le paysage, son évolution saisonnière, la structure fine du sol.

Dans notre premier article, seules les caméras avaient donné des résultats et avait révélés des sols polygonaux, dont nous avons discuté les origines possibles.

Un autre résultat a été publié, concernant les conditions météorologiques locales pendant ce mois :

  • la pression est en moyenne de 8,35 hPa (Terre = 1013 hPa) ;

  • la température maximale est de –26°C ;

  • la température minimale est de –82°C.

Nous allons, quasiment au jour le jour, faire le compte rendu rapide des activités de Phoenix, en ne parlant que très peu des aspect techniques et en insistant sur les résultats scientifiques, du moins ceux rendus publics par la NASA.

Le 28 mai 2008

La NASA publie une reconstitution de la sonde dans son paysage de sol polygonaux. En regardant la morphologie dessinée de ces sols polygonaux, on peut d'ailleurs se demander si les dessinateurs n'ont pas confondu « sols polygonaux », morphologie typique des régions périglaciaires, et « fentes de dessiccation », fentes qui se produisent lors de l'assèchement de boue argileuse.

Dessin de la NASA replaçant la sonde Phoenix dans son contexte morphologique sur Mars
Figure 1. Dessin de la NASA replaçant la sonde Phoenix dans son contexte morphologique sur Mars — ouvrir l’image en grand

La NASA publie aussi un panorama complet à 360°. La figure 2 montre ce panorama complet ; les figures 3 et 4 montrent ce même panorama fractionné en 2 parties de 180° chacune ce qui facilite l'estompage des limites entre images et permet une meilleure visualisation des détails.

Le 29 mai 2008

La NASA publie des films montrant le déploiements de divers instruments, dont le bras robotisé(lien externe - nouvelle fenêtre).

Le 30 mai 2008

La caméra située à l'extrémité d'un mât télescopique articulé regarde sous la sonde, entre ses pieds. Elle découvre que le souffle des rétrofusées ayant permis l'atterrissage de la sonde a « soufflé » les fines particules du sol situées sous Phoenix, et a mis à nu un niveau dur et clair, présentant localement des mini-cavités arrondies. De la roche massive claire, de la glace ? Le fait qu'il y ait deux cavités à la verticale des rétrofusées est tout à fait compatible avec un niveau riche en glace, qui aurait fondu sous les réacteurs.

Le 2 juin 2008

Pour la première fois, le bras robotisé creuse une mini-tranchée pour amener du sol dans les mini-laboratoires.

Le 6 juin 2008

Phoenix creuse une nouvelle fois à l'emplacement de la première tranchée (Knave of Hearts), et l'approfondit. Cette tranchée s'appelle dorénavant Dodo. On note une substance massive et très claire au fond de la tranchée. Glace(s), sel(s) ? Une deuxième tranchée (Baby bear) est creusée à droite de Dodo.

Du 8 au 11 juin 2008

Après quelques difficultés, dues au caractère "cohérent" du sol martien, l'un des 8 mini-fours, couplé à l'analyseur TEGA (Thermal and Evolved-Gas Analyzer) est rempli.

Remplissage d'un des huit mini-fours de Phoenix (Mars)
Figure 11. Remplissage d'un des huit mini-fours de Phoenix (Mars) — ouvrir l’image en grand

Les 11 et 12 juin 2008

Le 11 juin, le bras robotisé délivre des particules de sol au microscope. Ces particules ont été extraites du sol grâce à un adhésif au silicone sur lequel elles restent collées. Les premiers résultats sont publiés le 12.

Vue au microscope de sol martien, Phoenix (Mars)
Figure 12. Vue au microscope de sol martien, Phoenix (Mars) — ouvrir l’image en grand

En haut, vue globale du champ du microscope. La barre blanche mesure 1 mm de long. Les figures du bas représentent des zooms de quelques grains de sol. À gauche, un grain vert en haut (olivine ?) et brun-orangé en bas. Un détail (en N&B, au centre) montre que cette partie brun-orangée semble constituée d'un agrégat de petites particules. À droite, on voit un grain arrondi et semblant vitreux.

Le 13 juin 2008

Phoenix creuse une nouvelle tranchée près des 2 précédentes. L'ensemble sera appelé "Dodo-Goldilocks". La nouvelle tranchée mesure 35 cm de long, 22 cm de large et 8 cm de profondeur. La substance blanche qui affleure sous le sol pulvérulent orange est toujours présente. On peut se poser la question de la nature de cette substance blanche : glace(s) ou sel(s) ?

L'ensemble "Dodo-Goldilocks" et sa mystérieuse substance blanche affleurant sous quelques cm de sol pulvérulent orangé, Phoenix (Mars)
Figure 13. L'ensemble "Dodo-Goldilocks" et sa mystérieuse substance blanche affleurant sous quelques cm de sol pulvérulent orangé, Phoenix (Mars) — ouvrir l’image en grand

Le 17 juin 2008

Phoenix creuse une nouvelle tranchée, appelée Snow White, au centre de l'un des polygones du sol polygonal.

La tranchée Snow White, Phoenix (Mars)
Figure 14. La tranchée Snow White, Phoenix (Mars) — ouvrir l’image en grand

Tranchée de 30 cm de long pour 2 cm de profondeur. La substance claire n'apparaît pas de façon explicite.

Les 18 et 19 juin 2008

Des problèmes de saturation de la mémoire informatique de Phoenix font perdre des données d'imagerie. Les données concernant les résultats de la première analyse, grâce au mini-four TEGA, sont perdues. Aucun résultat n'a encore été publié.

Le 20 juin 2008

La NASA publie 2 images de "Dodo-Goldilocks" prises exactement avec le même angle de prise de vue et le même éclairement. Ces 2 images ont été prises respectivement le 15 et le 19 juin. La surface de la substance blanche visible au fond de cette triple tranchée semble avoir légèrement diminué. On se posait une question quant à la nature de cette substance blanche : sel(s) ou glace(s). La seule explication plausible, c'est que cette substance blanche se soit sublimée pendant ces 4 jours, ce qui exclut une nature saline. Il ne reste plus que de la glace. Et comme la température maximale est de –26°C, ce ne peut être de la glace carbonique. Il ne reste qu'un composé où la glace d'H2O est majoritaire.

Les résultats de la première analyse n'en sont que plus attendus...

2 vues séparées de 4 jours martiens des tranchées "Dodo-Goldilocks", Phoenix (Mars)
Figure 15. 2 vues séparées de 4 jours martiens des tranchées "Dodo-Goldilocks", Phoenix (Mars) — ouvrir l’image en grand

La surface occupée par la substance blanche (en haut de l'image) a légèrement diminué ; les petites masses claires situées à l'ombre en bas à gauche de la tranchée ont disparu. On a là la preuve que cette substance blanche se sublime lentement à ces températures et pressions. Seule une glace où l'eau (H2O) est le constituant principal répond à ces caractéristiques.

Cette preuve « par la sublimation » de la présence de glace a été publiée le 20 juin. Le 23, un journal télévisé de 20h nous annonçait que c'était la première fois que l'on avait la preuve, que l'on voyait, de la glace sur Mars. Comme d'habitude, chaînes et journaux généralistes disent n'importe quoi.

Viking 2 avait déjà photographié de la glace au sol pendant les journées d'hiver, en 1976-1977.

Le paysage martien vu par Viking 2 : l'été (en haut) et un matin d'hiver (en bas), par 48° lat. Nord
Figure 16. Le paysage martien vu par Viking 2 : l'été (en haut) et un matin d'hiver (en bas), par 48° lat. Nord — ouvrir l’image en grand

Le givre hivernal est particulièrement spectaculaire. La température locale, supérieure à la température de condensation-sublimation du CO2, indique que ce givre n'est pas du givre de CO2, mais bien d'H2O. Le rocher marqué d'une croix bleue sert de repère pour ces 2 vues prises quasiment du même angle (Viking 2 ne se déplaçait pas, mais la caméra était située au bout d'un bras mobile).

Le détecteur de neutrons de la mission Mars Odyssey avait indiqué qu'il y avait un corps hydrogéné présent dans le premier mètre superficiel du sol avec une teneur > 30% à ces latitudes élevées.

Carte indiquant la pourcentage minimal d'eau (moyenne annuelle) dans le premier mètre du sous-sol de Mars
Figure 17. Carte indiquant la pourcentage minimal d'eau (moyenne annuelle) dans le premier mètre du sous-sol de Mars — ouvrir l’image en grand

Cette quantité est estimée à partir de l'abondance en hydrogène mesurée par le détecteur de neutrons de Mars Odyssey. Voir différentes cartes en fonction des saisons(lien externe - nouvelle fenêtre) . Phoenix, qui est situé par 68° latitude Nord se situe dans la zone bleu foncé, là où la teneur en eau du premier mètre superficiel est compris entre 30 et 60%.

Trouver de la glace d'eau n'est donc en rien une première ; c'était attendu, recherché… et c'est pour cela que Phoenix s'est posé en cet endroit. La présence de cette substance blanche sublimable confirme donc ce qu'on attendait.

Ce qui est une première, c'est qu'on a montré qu'il y en a beaucoup, et à une très faible profondeur (quelques centimètres en ce début d'été martien). Ce qui sera une première, c'est qu'on pourra étudier l'évolution de cette glace du sol pendant tout un été. Enfin, et surtout, c'est la première fois qu'on pourra analyser cette glace. Cette glace est elle en H2O pure ? Contient-elle des substances volatiles, notamment carbonées (CO2, CH4…) et dans quelles proportions ? Contient-elle des sels dissous (Cl-, SO42-…) en quelles concentrations ? Attendons la communication des premiers résultats de ces analyses chimiques.

Attendons la suite

Pendant les mois de juillet et d'août, Planet-Terre sera en vacances. Il n'y aura pas de compte rendu régulier sur les nouvelles découvertes de Phoenix. Si l'actualité martienne vous intéresse, nous ne pouvons que vous conseiller de consulter régulièrement les 3 sites de la NASA les plus riches et accessibles : Mars(lien externe - nouvelle fenêtre), nouvelles(lien externe - nouvelle fenêtre), Phoenix(lien externe - nouvelle fenêtre).

Si les premiers résultats des analyses sont publiées avant ce départ en vacances, bien sûr,nous vous en ferons part.