Les chercheurs demandent leur retour sur Terre

Pendant près de cinq mois en 2022, le rover Perseverance de la NASA a collecté des échantillons de roche de Mars qui pourraient réécrire l’histoire de l’eau sur la planète rouge et même contenir des preuves de vie passée sur Mars.

Mais les informations qu’ils contiennent ne peuvent être extraites sans une analyse plus détaillée sur Terre, ce qui nécessite une nouvelle mission sur la planète pour récupérer les échantillons et les ramener. Les scientifiques espèrent avoir les échantillons sur Terre d’ici 2033, même si la mission de retour des échantillons de la NASA pourrait être retardée.

« Ces échantillons sont la raison pour laquelle notre mission a été lancée », a déclaré David Shuster, co-auteur de l’étude, professeur de sciences de la Terre et des planètes à l’Université de Californie à Berkeley et membre de l’équipe scientifique de la NASA chargée de la collecte des échantillons. « C’est exactement ce que tout le monde espérait accomplir. Et nous l’avons accompli. C’est ce que nous recherchions. »

L’importance cruciale de ces roches, prélevées dans des dépôts fluviaux d’un lac asséché qui remplissait autrefois un cratère appelé Jezero, est détaillée dans une étude qui sera publiée le 14 août dans Les progrès de l’AGU.

« Ce sont les premières et seules roches sédimentaires étudiées et collectées sur une autre planète que la Terre », a déclaré Shuster. « Les roches sédimentaires sont importantes car elles ont été transportées par l’eau, déposées dans une masse d’eau stagnante et ensuite modifiées par la chimie qui a impliqué la présence d’eau liquide à la surface de Mars à un moment donné dans le passé. La raison principale pour laquelle nous sommes venus à Jezero était d’étudier ce type de roche. Ce sont des échantillons absolument fantastiques pour les objectifs primordiaux de la mission. »

Shuster est co-auteur de l’article avec le premier auteur Tanja Bosak, géobiologiste au Massachusetts Institute of Technology (MIT) à Cambridge.

« Ces carottes de roche sont probablement les matériaux les plus anciens échantillonnés dans un environnement connu qui aurait pu abriter la vie », a déclaré Bosak. « Lorsque nous les ramènerons sur Terre, elles pourront nous en dire beaucoup sur quand, pourquoi et pendant combien de temps Mars a contenu de l’eau liquide, et si une évolution organique, prébiotique et potentiellement même biologique a pu avoir lieu sur cette planète. »

Il est significatif de noter que certains échantillons contiennent des sédiments à grains très fins, qui sont le type de roche le plus susceptible de conserver des traces de vie microbienne passée sur Mars, s’il y a jamais eu ou s’il y a de la vie sur la planète.

« L’eau liquide est un élément clé de tout cela, car c’est l’ingrédient clé de l’activité biologique, telle que nous la connaissons », a déclaré Shuster, géochimiste. « Les roches sédimentaires à grains fins présentes sur Terre sont celles qui sont les plus susceptibles de préserver les signatures de l’activité biologique passée, y compris les molécules organiques. C’est pourquoi ces échantillons sont si importants. »

La NASA a annoncé le 25 juillet que Perseverance avait collecté de nouveaux échantillons de roches provenant d’un affleurement appelé Cheyava Falls, qui pourraient également contenir des signes de vie passée sur Mars. Les instruments scientifiques du rover ont détecté des traces de molécules organiques, tandis que les inclusions de « taches de léopard » dans les roches sont similaires à des caractéristiques qui, sur Terre, sont souvent associées à la vie microbienne fossilisée.

Dans un communiqué, Ken Farley, scientifique du projet Perseverance au Caltech, a déclaré : « Scientifiquement, Perseverance n’a plus rien à offrir. Pour comprendre pleinement ce qui s’est réellement passé dans cette vallée fluviale martienne du cratère Jezero il y a des milliards d’années, nous voudrions ramener l’échantillon des chutes de Cheyava sur Terre, afin qu’il puisse être étudié avec les puissants instruments disponibles dans les laboratoires. »

Les sédiments détiennent les réponses

Shuster a noté que Jezero et le cône de sédiments laissé par la rivière qui s’y jetait autrefois se sont probablement formés il y a 3,5 milliards d’années. Cette eau abondante a maintenant disparu, soit emprisonnée sous terre, soit perdue dans l’espace. Mais Mars était humide à une époque où la vie sur Terre – sous forme de microbes – était déjà omniprésente.

« À cette époque, il y a 3,5 milliards d’années, la vie existait déjà sur Terre », a-t-il expliqué. « La question fondamentale est la suivante : la vie existait-elle également sur Mars à cette époque ? »

« N’importe où sur Terre, au cours des 3,5 derniers milliards d’années, si vous me donnez le scénario d’une rivière se jetant dans un cratère et transportant des matériaux vers une étendue d’eau stagnante, la biologie s’y serait installée et aurait laissé son empreinte, d’une manière ou d’une autre », a ajouté Shuster. « Et dans les sédiments à grains fins, en particulier, nous aurions de très bonnes chances d’enregistrer cette biologie dans les observations en laboratoire que nous pouvons faire sur ce matériau sur Terre. »

Shuster et Bosak reconnaissent que l’équipement d’analyse organique à bord du rover n’a pas détecté de molécules organiques dans les quatre échantillons prélevés dans le cône sédimentaire. Les molécules organiques sont utilisées et produites par le type de vie que nous connaissons sur Terre, même si leur présence n’est pas une preuve irréfutable de vie.

« Nous n’avons pas observé clairement de composés organiques dans ces échantillons clés », a déclaré Shuster. « Mais le fait que cet instrument n’ait pas détecté de composés organiques ne signifie pas qu’ils ne sont pas présents dans ces échantillons. Cela signifie simplement qu’ils n’étaient pas à une concentration détectable par l’instrumentation du rover dans ces roches particulières. »

À ce jour, Perseverance a collecté un total de 25 échantillons, dont des doublons et des échantillons atmosphériques, ainsi que trois « tubes témoins » qui capturent d’éventuels contaminants autour du rover. Huit échantillons de roche en double, ainsi qu’un échantillon atmosphérique et un tube témoin, ont été déposés dans la cache dite des Trois Fourches, à la surface de Jezero, en guise de réserve au cas où le rover rencontrerait des problèmes et que les échantillons à bord ne pourraient pas être récupérés. Les 15 autres échantillons, dont l’échantillon des chutes de Cheyava collecté le 21 juillet, restent à bord du rover en attendant d’être récupérés.

Shuster faisait partie d’une équipe qui a analysé les huit premiers échantillons de roche collectés, deux de chaque site au fond du cratère, qui étaient tous des roches ignées probablement créées lorsqu’un impact de météore a frappé la surface et creusé le cratère. Ces résultats ont été rapportés dans un article de 2023, basé sur les analyses des instruments à bord de Perseverance.

La nouvelle étude est une analyse de sept autres échantillons, dont trois sont des doublons désormais cachés à la surface de Mars, collectés entre le 7 juillet et le 29 novembre 2022 à l’avant du cône sédimentaire occidental de Jezero. Bosak, Shuster et leurs collègues ont découvert que les roches étaient principalement composées de grès et de mudstone, tous créés par des processus fluviaux.

« Perseverance a rencontré des roches sédimentaires déposées par voie aqueuse à l’avant, au sommet et sur la marge du cône occidental de Jezero et a recueilli une série d’échantillons composée de huit grès carbonatés, d’un mudstone riche en sulfate, d’un grès riche en sulfate et d’un conglomérat de galets et de sable », a déclaré Bosak. « Les roches recueillies à l’avant du cône sont les plus anciennes, tandis que celles recueillies au sommet du cône sont probablement les plus jeunes roches produites lors de l’activité aqueuse et du dépôt de sédiments dans le cône occidental. »

Si Bosak s’intéresse surtout aux biosignatures possibles dans les sédiments fins, les sédiments grossiers contiennent également des informations clés sur l’eau sur Mars, a déclaré Shuster. Bien qu’ils soient moins susceptibles de préserver la matière organique ou les matériaux biologiques potentiels, ils contiennent des matériaux carbonatés et des détritus emportés en amont par la rivière aujourd’hui disparue. Ils pourraient donc aider à déterminer quand l’eau a réellement coulé sur Mars, l’objectif principal des recherches de Shuster.

« Grâce à l’analyse en laboratoire de ces minéraux détritiques, nous pourrions faire des déclarations quantitatives sur le moment où les sédiments se sont déposés et sur la chimie de cette eau. Quel était le pH (acidité) de cette eau lorsque ces phases secondaires ont précipité ? À quel moment cette altération chimique a-t-elle eu lieu ? » a-t-il déclaré.

« Nous disposons désormais de cette combinaison d’échantillons dans la série d’échantillons qui va nous permettre de comprendre les conditions environnementales lorsque l’eau liquide s’écoulait dans le cratère. Quand cette eau liquide s’écoulait-elle dans le cratère ? Était-ce intermittent ? »

Les réponses à ces questions reposent sur des analyses des matériaux restitués dans les laboratoires terrestres pour découvrir les informations organiques, isotopiques, chimiques, morphologiques, géochronologiques et paléomagnétiques qu’ils enregistrent, ont souligné les chercheurs.

« L’un des objectifs les plus importants de la science planétaire est de rapporter ces échantillons », a déclaré Shuster.