Mission ExoMars | À la recherche de la vie extraterrestre

Schiaparelli a atteint le sol martien et est survolé par l’orbiteur. ©BELGAIMAGE

Le lancement de la première partie de l’importante mission d’exploration spatiale ExoMars est prévu le lundi 14 mars. Dans ce programme international en deux parties, les chercheurs belges sont des contributeurs essentiels. Nomad, Amelia, LaRa, Clupi… Tels sont les noms des instruments dans lesquels la Belgique est impliquée et qui étudieront l’habitabilité de la planète rouge. La vie sur Mars, au-delà du fantasme!

ExoMars est déjà la 46e mission envoyée vers Mars. Ce n'est dès lors pas peu dire que cette petite planète sœur nous attire et nous intrigue. Cependant, depuis la première mission, lancée en 1960 par l'Union soviétique (un échec suivi directement par cinq autres), peu de projets d'exploration ont complètement atteint leurs objectifs. Après les deux sondes Viking de la Nasa, trois autres missions seulement, également américaines, ont placé un rover sur le sol martien ("Mars Pathfinder" en 1996, "Mars Exploration Rover: Spirit" et "Mars Exploration Rover: Opportunity" en 2003). Au niveau européen, ExoMars sera seulement la deuxième véritable mission à se concrétiser. Elle a été précédée par Mars Express/Beagle 2 en 2003 (un succès partiel, le lander ayant disparu à l'arrivée). La sonde Rosetta, actuellement autour de la comète Tchouri, avait également brièvement survolé Mars lors de son voyage. Parallèlement aux programmes d'exploration robotique, la Nasa travaille à ce qui reste l'objectif spatial ultime des 30 prochaines années: l'envoi d'humains sur Mars. Patiemment, brique après brique, l'administration spatiale américaine met en place les éléments qui lui permettront dans un futur - non déterminé avec précision - de rééditer l'exploit des missions Apollo, mais à une échelle autrement plus difficile. Elle disposera, dans quelques années, d'un nouveau lanceur lourd et d'un nouveau véhicule spatial. Mais il lui manque encore le vaisseau capable de faire le voyage aller-retour jusque Mars, l'atterrisseur qui s'y posera et les engins qui abriteront, pendant des mois, ses astronautes…

 

La vie ailleurs, la vie extraterrestre… Un fantasme auquel notre humanité aspire depuis des siècles. Un espoir pour les uns, un cauchemar pour les autres, une véritable obsession pour certains. La possibilité d’une autre forme de vie hors de la Terre ne laisse personne indifférent. Le cinéma et la littérature nous ont comblé de nombreuses figures d’Alf (Alien Life Form), conglomérats tirés d’imaginations fertiles, mais sans véritable assise scientifique. Cependant, jusqu’ici, aucune preuve irréfutable n’a été trouvée que des extraterrestres quelque peu évolués aient foulé un jour notre sol ou un autre. Si les éventuels extraterrestres semblent bien nous bouder, par contre, nous, humains n’hésitons pas, depuis une cinquantaine d’années, à explorer notre "proche" univers, avec toujours, en filigrane, quel que soit l’objectif de l’exploration, cet espoir de trouver un indice de leur existence. Et s’il y a bien une planète parmi celles qui peuplent notre système solaire et qui fut d’emblée la cible de nos fantasmes en la matière, c’est bien Mars la rouge. N’utilisons-nous pas souvent, en guise de synonymes d’"extraterrestre", le terme "Martien"? Considérée comme la "petite sœur" de la Terre, Mars cumule les ressemblances avec notre planète. Alors pourquoi ne serait-elle pas ou n’aurait-elle pas été, elle aussi, porteuse de vie? C’est à partir de ce postulat qu’a été conçue la mission ExoMars.

Le 14 mars, à 9h31 GMT exactement, la mission ExoMars 2016 décollera de Baïkonour, une ville du Kazakhstan (administrée par la Russie) développée autour d’un cosmodrome, un centre de lancement spatial russe. En développement depuis 2010, cette mission comporte deux parties chapeautées par l’Esa (Agence spatiale européenne) et Roscosmos (l’Agence spatiale fédérale russe). Alors que la première partie de la mission s’envolera dans deux jours, le second lancement est prévu, lui, en 2018, à une date encore indéterminée. La Belgique participe très activement à ce programme à travers deux de ses institutions scientifiques, l’Observatoire royal de Belgique (ORB) et l’Institut d’Aéronomie spatiale (IASB). Trois instruments majeurs ont ainsi été conçus sous l’égide de leurs chercheurs: Nomad, Amelia et LaRa. Les deux premiers font partie de la mission 2016, le troisième partira, lui, dans deux ans.

Mark Watney (Matt Damon) est laissé pour mort par ses coéquipiers, qui ont quitté la planète Mars en urgence. Or Mark a survécu et il est désormais seul... Le film de Ridley Scott, "The Martian", est dans toutes les mémoires. ©rv

Sous certaines conditions

L’objectif principal, comme nous l’avons déjà annoncé, est de découvrir des traces de vie sur Mars, d’où le nom de la mission, "exo" pour "exobiologie", autrement dit l’étude des facteurs pouvant mener à l’apparition de la vie.

"On essaie de comprendre les phénomènes qui ont fait disparaître ces conditions propices à la vie."
Véronique Dehant
Observatoire royal de Belgique

Le docteur Véronique Dehant, PI ("Principal Investigator") pour l’instrument LaRa (voir plus loin), responsable de la direction opérationnelle Système de Référence et Planétologie à l’ORB, spécialiste en géodésie et géophysique, est également l’auteur de nombreux ouvrages dont un sur l’habitabilité de Mars ("Habiter sur Mars", Éd. L’Académie en poche", 2012). "Pour voir émerger la vie comme sur la Terre, il est nécessaire d’avoir de l’eau liquide, de l’énergie et des nutriments. Ce sont ces éléments que nous cherchons dans le système solaire, et même en dehors, sur les exoplanètes. Mars est plus éloignée du Soleil que la Terre, il y fait donc plus froid. Mais, comme la Terre, elle possède encore une atmosphère, désormais très ténue. L’ensemble n’est pas propice actuellement à l’eau liquide. Par contre Mars est recouverte de glace. Et quand on observe sa surface, on voit des signes que l’eau a travaillé le sol. On sait donc qu’il y a environ 4 milliards d’années, Mars, tout comme la Terre, possédait une pression atmosphérique puissante, un champ magnétique et de l’eau liquide. Mars est une planète sympa, car il n’y a pas de tectonique des plaques, elle est monoplaque. Ce qui signifie qu’en l’absence de ce recyclage, on voit toute l’histoire de la planète inscrite à sa surface. On essaie de comprendre les phénomènes qui ont fait disparaître ces conditions propices à la vie, il y a 3,5 milliards d’années. Et nous cherchons à voir s’il y a eu effectivement de la vie, évidemment. ExoMars s’interroge sur l’habitabilité de Mars."

Entendons-nous bien, quand les participants à cette mission parlent de vie, n’imaginez pas une quelconque vie développée. Si les scientifiques devaient nous dessiner un Martien, il ressemblerait davantage à une bactérie qu’à E.T.

©BELGAIMAGE

Nomad cherche méthane

Le 14 mars, à bord de la fusée russe Proton, la mission ExoMars 2016 devrait donc quitter le sol terrestre pour un voyage de sept mois avant d’atteindre la planète rouge. Aux environs du 16 octobre, le module de descente Schiaparelli sera largué pour atterrir sur Mars, tandis qu’un orbiteur (TGO, pour Trace Gas Orbiter) voguera dans son atmosphère. Les deux engins possèdent chacun un instrument belge.

Nomad recherche le méthane, un indicateur biologique. Sa présence pourrait signifier qu’il y a eu de la vie encore récemment sur Mars.

Placé dans l’orbiteur, Nomad (Nadir and Occultation for Mars Discovery) fait partie d’un quatuor d’instruments (deux européens et deux russes) chargés de cartographier les gaz présents dans l’atmosphère de Mars. "Nomad constitue la charge utile de TGO, explique le docteur Ann Carine Vandaele (IASB), chercheuse en photophysique et responsable de ce projet. Il s’agit d’une petite boîte avec 3 canaux de spectrométrie qui serviront à déterminer la composition de l’atmosphère de Mars, ses composants et en quelle quantité. Deux de ces canaux travaillent dans l’infrarouge. L’un regarde le Soleil et travaille par occultation solaire, l’autre est tourné vers Mars et observe la réflexion du Soleil sur sa surface. Le troisième canal travaille, lui, dans l’ultraviolet. Chaque molécule réagit différemment aux infrarouges et aux ultraviolets. Avec les spectromètres de Nomad, selon la façon dont les infrarouges et les ultraviolets traversent les molécules, nous allons faire ressortir, pour chacune d’elle, une sorte de code-barres qui lui est propre. On sera aussi capable de déterminer les quantités. Combinés, ces trois canaux vont permettre d’étudier une gamme spectrale jusqu’alors jamais analysée, en une fois, par un seul instrument. C’est de l’optique de très haute précision."

Dans cette étude atmosphérique, le méthane est tout particulièrement recherché. En effet, sa présence peut être un indicateur biologique, "un sous-produit de la vie microbienne", explique le docteur Arnaud Striepen (ULg), membre de l’équipe conceptrice de Nomad au niveau des ultraviolets. "On pense avoir repéré du méthane il y a quelques années, mais ce n’est pas certain. La présence de cet élément serait une indication que peut-être, quelque part, il y a de la vie ou qu’il y a eu récemment de la vie sur Mars, car le méthane ne persiste que 400 ans dans l’atmosphère. C’est un temps dérisoire à l’échelle de l’existence d’une planète. S’il est là, il n’est pas vieux. On aura une cartographie du méthane, on saura enfin d’où il vient."

"90% de Nomad sont belges. C’est la première fois que la Belgique est impliquée à un tel point."
Ann Carine Vandaele
Institut d’aéronomie spatiale de Belgique

Avec Nomad, comme le souligne Ann Carine Vandaele, "c’est la première fois que la Belgique est impliquée à un tel point. 90% de Nomad sont belges, car tous nos partenaires (Espagne, Italie, Grande-Bretagne) nous ont financièrement lâchés, pour cause de crise économique. C’était censé être plus réparti."

Pour bien atterrir

©EPA

L’autre instrument présent dans cette mission ExoMars 2016 porte le doux nom d’Amelia (Atmospheric Mars Entry and Landing Investigation and Analysis) et fait partie de l’atterrisseur Schiaparelli. Le docteur Özgür Karatekin (ORB) en est le co-PI (chercheur principal adjoint). "Amelia est destiné à récolter et analyser les données pendant la descente de Schiaparelli vers la surface de Mars. L’atterrisseur va utiliser les données de pression dans le bouclier de la capsule, pour reconstituer l’atmosphère martienne juste au moment de l’entrée dans celle-ci. Le but est de tenter d’établir un profil de température, de densité, etc. Ce qui pourra être très utile lors de prochains atterrissages."

Dans quel sens elle tourne?

La fusée de la première partie de la mission Exomars a décollé ce matin de la station de Baïkonour au Kazakhstan. ©AFP

Sous la direction du docteur Véronique Dehant (voir plus haut), est développé LaRa (Lander Radioscience), un instrument qui prendra part, lui, à la mission 2018. "C’est une idée déjà ancienne de l’Observatoire royal, elle date de 2002-2003. On attendait une mission et on l’a proposée à l’Esa pour ExoMars. LaRa est un transpondeur en bande X. Ce sera le premier instrument européen à se poser sur le sol martien. Un appareil enverra, depuis la Terre, des ondes électromagnétiques en bande X de 8 G Hz sur Mars, et LaRa les renverra sur Terre. De cette façon, nous pourrons étudier l’effet Doppler et reconstituer la vitesse de rotation et l’orientation de Mars par rapport à celles de notre planète, avec une précision jamais égalée jusqu’à présent." "Les résultats, continue-t-elle, permettront de savoir si le noyau de Mars est liquide ou solide. Un œuf cuit et un œuf dur ne tournent pas de la même façon! On pense que le noyau de Mars est solide, mais on ne connaît pas encore ses dimensions. On veut en apprendre plus sur la rotation de Mars et son intérieur profond, afin de savoir pourquoi le champ magnétique qui protégeait la planète s’est éteint."

©AFP

 

Fossiles martiens

Si la présence de méthane dans l’atmosphère laisse l’espoir d’une vie biologique sur notre petite sœur, où se trouvera-t-elle? Le docteur Emmanuelle Javaux est biologiste, directrice du service de paléobiogéologie à l’ULg. Membre d’une équipe internationale et multidisciplinaire pour ExoMars 2018, elle analysera les données recueillies par Clupi (Close-UP Imager), une caméra montée sur le rover russe envoyé sur le sol martien, lors de la seconde partie de la mission.

Schiaparelli a atteint le sol martien et est survolé par l’orbiteur. ©ESA

"Clupi est une petite caméra pour regarder de très près les roches de Mars. L’idée est de pouvoir interpréter ce qu’on voit, comprendre dans quelles conditions ces roches se sont formées. Cet environnement a-t-il abrité la vie? Sont-elles capables d’en préserver les traces? Comment déterminer si ce que nous trouvons est bien biologique? D’autres missions ont déjà cartographié Mars, on sait qu’il y a de l’argile. Justement, je suis une spécialiste de l’évolution de la vie pendant les trois premiers milliards d’années, préservée dans les argiles…" Le rover sera équipé d’un drill qui creusera jusqu’à deux mètres de profondeur. Si la matière organique est préservée dans l’argile sous deux mètres, elle a normalement été protégée des radiations. "Mais il y a un risque, poursuit le docteur Javaux. Pour trouver des traces, il faut sonder de nombreux endroits. D’un mètre à l’autre, il peut y avoir quelque chose comme rien du tout. Et le rover ne se déplacera que de quelques kilomètres. D’où l’importance du choix du site d’atterrissage qui a été déterminé en fonction de la présence d’argile." Trouver cette vie, ou du moins un signe, est un espoir, et de moins en moins fou. Pour Emmanuelle Javaux, "l’espoir de trouver une trace de vie microbienne sur Mars, c’est aussi l’espoir d’étudier les autres chemins que la vie peut prendre ailleurs. Nous connaissons une seule genèse, un seul chemin. En découvrir un autre sur Mars serait fantastique!"

"Si on trouve une cellule sur Mars, c’est magnifique, c’est le début de tout."
Arnaud Striepen
Université de Liège

Le visage martien ne ressemblera certainement pas à celui de nos rêves. "Les extraterrestres, s’ils existent, ne sont pas très évolués, ni très sexy. Si on trouve une cellule sur Mars, c’est magnifique, c’est le début de tout", commente Arnaud Striepen. "S’il y a de la vie indigène, il faudra faire extrêmement attention à ce qu’on envoie là-bas par la suite. Les microbes locaux pourraient être un danger et, inversement, nous pourrions leur apporter des éléments néfastes. Mais nous n’en sommes pas encore là!", continue-t-il. Il rejoint ainsi Véronique Dehant qui se soucie de protéger Mars et de ne pas aller la contaminer. "Touche pas à ma planète!", telle est l’expression qu’elle affectionne, lorsqu’elle exprime ses doutes à l’évocation une éventuelle présence d’humains sur Mars dans le futur.

Quoi qu’il en soit, les découvertes qui seront faites sur Mars lors de cette mission permettront de mieux comprendre ce qui se passe dans notre propre atmosphère, comme ce fut le cas avec l’étude de Vénus, qui a permis de découvrir l’effet de serre. L’étude de Mars, vu sa ressemblance avec la Terre, est également susceptible d’apporter de nouveaux éléments de connaissance sur l’évolution passée et future de notre planète. Quant aux technologies développées, elles seront peut-être adaptées à notre quotidien de Terrien!

Se dirigeant vers Mars, le lander Schiaparelli se détache de l’orbiteur contenant Nomad, instrument belge chargé de détecter le méthane dans l’atmosphère. ©ESA

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