Comment le rover Perseverance de la NASA cherchera la vie sur Mars

Lorsque le rover Perseverance de la NASA sera lancé cet été, il devra faire face à l'une des missions les plus ambitieuses de tous les projets d'exploration spatiale à ce jour: rechercher preuve de vie sur Mars. S'il y a jamais eu de vie sur Mars, il n'y en a presque certainement plus maintenant - alors comment faites-vous pour rechercher des preuves de quelque chose de vieux de plusieurs milliards d'années sur une autre planète ?

La réponse implique le rover le plus lourd jamais envoyé sur une autre planète, un lit de lac asséché vieux de millions d'années et un laser surpuissant qui vaporise des échantillons à 20 pieds de distance. Nous avons parlé à deux experts de la NASA sur Mars pour en savoir plus.

Une brève histoire de Mars

Mars est aujourd'hui une planète froide et stérile avec une atmosphère très mince qui est inhospitalière à la vie. Mais il y a des milliards d'années, c'était un endroit très différent, recouvert d'eau de surface et abritant peut-être même un énorme océan s'étendant sur son hémisphère nord. Ces facteurs signifient qu'il aurait pu autrefois héberger la vie.

"Ce que nous savons, c'est qu'il y avait de l'eau en abondance à la surface de Mars dans son passé lointain", a déclaré Katie. Stack Morgan, chercheur en géologie martienne au Jet Propulsion Lab de la NASA, a dit. "Nous avons de nombreuses preuves de cela dans... le minéraux que nous observons à la surface, les formes terrestres que nous voyons, les réseaux de vallée creusés dans la surface de Mars, la présence de ces deltas dans d'anciens bassins lacustres de cratère. Nous savons que l'eau était là à la surface.”

Cette connaissance conduit à d'autres déductions telles que le fait que la température de surface devait être plus chaude, car il fait aujourd'hui trop froid pour que l'eau existe en permanence sous forme liquide à la surface. Il suggère également que L'atmosphère de Mars était probablement plus épaisse et plus riche qu'il ne l'est aujourd'hui.

Il y a un débat sur la durée exacte pendant laquelle l'eau est restée à la surface, mais les scientifiques s'accordent à dire qu'elle était là pour Pile Morgan décrites comme des « périodes géologiquement significatives ».

Et là où il y a de l'eau liquide, il y a un potentiel pour que la vie ait existé.

À quoi aurait pu ressembler la vie sur Mars ?

Les chercheurs prennent soin de souligner qu'ils recherchent la vie telle que nous la connaissons - car il serait impossible de rechercher quelque chose de totalement inconnu. Mais il y a de bonnes raisons de supposer que s'il y avait de la vie sur Mars, elle serait au moins comparable à la vie ici sur Terre.

"Il y a une variabilité de la vie microbienne ici sur Terre", Pile Morgan dit, en fonction de facteurs environnementaux tels que l'humidité, les températures, l'altitude et bien d'autres. "Mais l'une des raisons pour lesquelles nous nous attendons à ce que la vie, si elle existait sur Mars, soit au moins reconnaissable, c'est qu'aussi loin comme nous pouvons le voir, les types de paramètres sur Mars étaient autrefois très similaires aux types de paramètres que nous avons sur Terre."

Nous savons qu'il y avait des lacs sur Mars, tout comme ceux sur Terre, ainsi que des caractéristiques comme des deltas et des montagnes. Nous savons qu'il y a molécules organiques sur Mars, qui pourrait être créé par la vie, mais pourrait également provenir d'autres processus naturels. À un certain moment de l'histoire de la planète, il aurait pu être pas si différent de la Terre aujourd'hui.

"Nous avons toutes les raisons de croire que les microbes, s'ils existaient sur Mars, s'adapteraient de la même manière que les microbes sur Terre se sont adaptés", a déclaré Stack Morgan. "Pour autant que nous sachions, nous avions les mêmes ingrédients pour la vie sur Mars que nous avions ici sur Terre. Cela crée donc la confiance que si la vie sur Mars existait autrefois, nous la reconnaîtrions. »

À quoi ressemble une preuve de vie

Alors, comment repérer quelque chose qui a peut-être été vivant ?

Malheureusement, "il n'y a pas de tricordeur", Luther Beegle, chercheur principal du SHERLOC (Scanning Habitable Environments with Raman and Luminescence for Organics and Chemicals) sur le rover Persévérance, a déclaré. "Il n'y a rien que vous puissiez pointer vers quelque chose et dire:" Oh, il y a de la vie ". C'est beaucoup d'informations que vous devez parcourir, pour tout regarder ensemble et arriver à une conclusion scientifique."

"Nous recherchons ce que nous appelons des signatures biologiques potentielles", a expliqué Beegle. "Sur n'importe quel corps donné dans le système solaire, à moins que quelque chose ne vous fasse signe, je ne sais pas si vous pouvez appeler cela la vie ou non. Nous avons un débat scientifique sérieux dans cette communauté sur ce qu'est la vie et comment vous la détectez.

Il serait facile de détecter des communautés de micro-organismes actuellement vivants tels que des tapis bactériens. Mais il est très peu probable que nous trouvions actuellement des organismes vivants sur Mars, alors les scientifiques recherchent plutôt des preuves que ces communautés auraient pu exister dans le passé.

"Mais il est difficile de dire à quoi ressembleraient ces communautés après deux [milliards] à trois milliards d'années passées à la surface", a déclaré Beegle. "Il est donc difficile pour nous de savoir quelle mesure nous pourrions prendre qui nous permettrait de dire:" C'était définitivement vivant.

"Ce que nous pouvons faire, c'est dire:" C'est un échantillon vraiment intéressant. Il y a de fortes chances que cela ait existé il y a longtemps. Nous devrions ramener cet échantillon et l'examiner dans un laboratoire terrestre. " Et ensuite, vous pourrez parvenir à un consensus scientifique. "

Comment chasser un fossile extraterrestre

Lorsqu'il s'agit de localiser des preuves dans des échantillons, la première méthode, et la plus évidente, consiste simplement à les rechercher.

"La première façon de rechercher des signes de vie ancienne est avec vos appareils photo", Pile Morgan expliqué. "Vous imaginez le terrain qui vous entoure et vous recherchez ce que nous appelons des caractéristiques morphologiques - des formes et textures dans les roches - qui semblent inhabituelles ou qu'elles n'ont peut-être pas été formées par la physique processus. Ainsi, l'exemple le plus simple auquel vous pourriez penser ici sur Terre est un os de dinosaure, en termes d'exemples de preuves macroscopiques de la vie et de la mégafaune charismatique.

« Mais nous nous attendons à ce que la recherche sur Mars nécessite plus de subtilité. Parce que les précédentes missions de rover n’ont en aucun cas observé la mégafaune, donc si nous recherchons des signes de vie, c’est probablement à l’échelle microbienne.

Donc, pour comprendre à quoi pourraient ressembler les preuves de la vie microbienne sur Mars, nous pouvons regarder les roches ici sur Terre et comment elles préservent les signes de la vie ancienne. "Nous recherchons des formes et des textures à l'échelle très fine dans les roches", Pile Morgan a dit. "Mais aussi des choses comme des couches rocheuses, qui se plissent peut-être de manière inhabituelle. Ou peut-être des modèles auxquels nous ne nous attendrions pas.

L'autre façon de rechercher des signes de vie est de se concentrer sur la composition des roches, en particulier la présence de matières organiques potentielles. La présence de matières organiques et les textures rocheuses inhabituelles en combinaison peuvent suggérer que la vie y vivait autrefois.

Cette combinaison de composition et de texture est exactement ce que l'instrument SHERLOC de Beegle a été conçu pour étudier. Et contrairement aux rovers précédents, il peut étudier des échantillons sans détruire la texture des roches. "C'est exactement comme ça que nous cherchons des preuves de la vie ancienne dans notre propre disque de rock ici sur Terre", Pile Morgan a dit. "Et nous pouvons maintenant le faire sur Mars."

Utiliser la lumière pour analyser les roches

L'outil le plus important de SHERLOC est son spectromètre, qui utilise la lumière pour voir de quoi est fait un échantillon. "Vous faites briller une lumière sur quelque chose et vous regardez la longueur d'onde de la lumière qu'elle émet, ce qui vous indique de quelle couleur elle est", a expliqué Beegle. "Et en regardant cette couleur, vous pouvez dire quelque chose sur l'échantillon."

Il existe de nombreux types de spectroscopie, tels que la spectroscopie de claquage induite par laser réalisée par l'instrument SuperCam de Persévérance, dans laquelle un laser haute puissance vaporise un échantillon et analyse les composés dégagés. Mais pour rechercher des preuves de vie, vous devez regarder à plus petite échelle et utiliser de préférence une méthode non destructive, de sorte que vous n'ayez pas à détruire un échantillon pour l'analyser.

SHERLOC utilise une méthode non destructive appelée spectroscopie Raman. "En spectroscopie Raman, vous pouvez dire si quelque chose est un acide aminé, ou si c'est un carbonate, ou si c'est un charbon, ou autre chose", a expliqué Beegle. SHERLOC peut également effectuer une spectroscopie fluorescente, qui peut détecter la présence de molécules organiques.

Utilisées ensemble, ces méthodes peuvent donner des informations sur un échantillon, par exemple s'il est organique, s'il s'est formé dans un environnement liquide, s'il était à haute température, etc. Les données SHERLOC peuvent également être combinées avec les données d'autres instruments Perseverance comme PIXL (Planetary Instrument for Lithochimie aux rayons X) ou les caméras sur Mastcam-Z pour donner une image plus complète de la composition d'un échantillon donné de.

Les roches sédimentaires qui se forment en couches au fil du temps sont particulièrement précieuses pour l'étude. Si Perseverance peut trouver et analyser un tel échantillon, il pourrait potentiellement voir comment l'environnement sur Mars s'est développé sur des milliers d'années - et il pourrait même avoir un aperçu de quelque chose comme une couche de carbonate dans un tas de couches basaltiques, ce qui suggérerait que quelque chose de rare et d'important s'est produit à un moment donné dans le temps de la région. histoire.

Choisir un point d'atterrissage

Pour chasser des signes de vie, pas n'importe quel endroit sur Mars. La NASA a spécifiquement choisi le Jezero Crater pour la recherche, car il possède des caractéristiques particulières qui en font l'endroit le plus probable que nous ayons trouvé jusqu'à présent pour avoir conservé des preuves de vie.

« Jezero est un endroit très spécial sur Mars », Pile Morgan dit, en raison de la présence d'un delta là-bas. "Il existe des centaines d'anciens bassins de cratères dont les gens pensent qu'ils avaient des lacs, y compris le cratère Gale [où le rover Curiosity explore actuellement]. Mais tous les cratères n'ont pas un delta préservé. Un delta est la forme de terrain produite lorsqu'une rivière s'ouvre dans un grand bassin et dépose ses sédiments.

Un delta fournit une preuve supplémentaire que l'eau était autrefois sur le site et signifie qu'il y aura des roches intéressantes à explorer.

"Ce qui rend également Jezero très spécial, c'est qu'il a une vallée d'entrée où l'eau coule, mais ce qui le rend presque unique, c'est la présence d'une vallée de sortie", dit Stack Morgan. "C'est une chose simple et subtile, mais c'est remarquable à quel point c'est important, car si vous avez une vallée d'entrée, vous savez que l'eau devait s'écouler. Mais si vous avez une vallée de sortie, vous savez que l'eau devait se remplir jusqu'au niveau de la vallée de sortie.

Si un lac était peu profond, il aurait pu s'assécher par intermittence et n'aurait pas été accueillant pour la vie. Mais si un lac était suffisamment profond pour être une étendue d'eau stagnante pendant une longue période, ce serait un endroit beaucoup plus probable pour que la vie se développe et s'installe.

"Jezero a non seulement la forme de terrain qui nous montre qu'il y avait de l'eau là-bas, mais nous avons également la preuve que tout le cratère s'est rempli", dit Stack Morgan. "C'est ce qui contribue à accroître notre confiance dans le fait que Jezero est un bon endroit pour chercher la vie, d'une manière que d'autres endroits, y compris Gale, sont un peu plus un pari."

Une autre chose qui rend Jezero unique, ce sont les minéraux que nous pouvons y observer. "Jezero Crater est le seul de ces anciens bassins lacustres de cratère à contenir des minéraux carbonatés", Pile Morgan a dit. Les carbonates sur Terre forment la base structurelle des fossiles et se trouvent dans les récifs coralliens, comme la Grande Barrière de Corail en Australie. Les trouver dans un bassin lacustre sur Mars pourrait indiquer la même chose.

Non seulement les carbonates sont présents, mais ils sont également situé autour du bord intérieur du cratère, où le lac aurait été peu profond, c'est là que nous nous attendons à les trouver. Les carbonates sont "vraiment bons pour préserver les preuves à vie", Pile Morgan a dit. "Donc, si vous deviez choisir un endroit sur Mars pour aller chercher la vie, vous iriez dans l'anneau intérieur carbonaté d'un environnement lacustre peu profond" - c'est exactement ce que propose le cratère Jezero.

Ramener des échantillons sur Terre

Bien que le public ait souvent l'idée d'une machine magique capable d'analyser instantanément des échantillons et de voir de quoi ils sont faits, à la CSI, la réalité est que le processus d'analyse d'échantillons prend beaucoup de temps et se compose de nombreuses étapes qui doivent être minutieusement suivi. Il n'est pas possible de réduire une suite complète d'outils d'analyse dans le minuscule espace disponible sur un rover - certains des instruments ont la taille d'un maison, et l'espace disponible sur le rover est de la taille d'une boîte à chaussures - donc pour vraiment comprendre en quoi consiste un échantillon martien, nous devons le ramener à Terre.

C'est pourquoi la prochaine étape dans la recherche de la vie sur Mars après Persévérance est un mission de retour d'échantillon, dans lequel un ou plusieurs engins spatiaux sont envoyés sur Mars pour collecter les échantillons de roche et de sol que Persévérance a collectés et les ramener sur Terre.

"Si vous cherchez la vie, une mission de retour d'échantillon est une prochaine étape essentielle", a déclaré Beegle. «Parce que cela vous permet de rapporter un échantillon, vous pouvez le mettre dans un laboratoire, vous en savez un peu à ce sujet, puis vous pouvez tout planifier à partir de là.

"Ce que fait chaque mission spatiale, c'est supposer ce que vous allez y trouver - et c'est ainsi que vous concevez vos instruments. Mais avec le retour d'échantillon, vous pouvez le ramener, vous vous identifiez un peu plus sur l'échantillon, vous utilisez beaucoup de non destructif des technologies telles que les tomodensitogrammes et la tomographie à rayons X, et vous comprenez mieux l'échantillon afin que vous puissiez adapter vos expériences à ce que le échantillon est.

«Donc, le retour d'échantillons est vraiment précieux et vraiment important… C'est vital pour la question de savoir si la vie existait ou non sur Mars. Je ne sais pas comment vous feriez sans ça », a ajouté Beegle.

La chasse commence cet été

Le rover Perseverance devrait être lancé cet été, quelque temps dans une période de deux semaines et demie commençant le 17 juillet. Il devrait atterrir sur Mars le 18 février, et à partir de là, il pourra commencer à explorer son environnement et à prélever des échantillons, et peut-être même trouver des preuves que la Terre n'est pas la seule planète à avoir accueilli la vie.

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