Mise à jour le 16 Octobre 2016
CONFÉRENCE VEGA de Jean Pierre MARTIN,
Physicien, membre de la SAF et de VEGA.
Organisée par l'Association d'Astronomie VEGA et la Mairie de Plaisir
Au théâtre R Manuel (Château de Plaisir)
«MARS, LA NOUVELLE FRONTIÈRE,
BILAN DE 50 ANS D’EXPLORATION MARTIENNE»
Le Samedi 8 Octobre 2016 à 20H30
Photos : JPM ou autre pour l'ambiance. (Les photos avec plus de résolution peuvent m'être demandées directement)
Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur. Voir les crédits des autres photos si nécessaire
La présentation (avec toutes les vidéos) est disponible sur ma liaison ftp choisir planetastronomy, rentrer les login et PW puis CONFÉRENCES VEGA ensuite SAISON 2016/2017 ; elle s’appelle : BILAN MARS 2016.zip
Ceux qui n'ont pas les mots de passe doivent me contacter avant.
Cette conférence a été filmée en vidéo (grâce à UNICNAM et IDF TV) et est accessible sur Internet
On la trouve à cette adresse : pas encore disponible
BREF COMPTE RENDU
Je vous ai de nombreuses fois parlé de Mars, aussi vais-je faire un CR court.
Cette fois-ci je parle surtout de notre expérience des missions passées.
Plan :
1) Quelques données sur Mars
2) Les survols de Mars
3) Que sait-on de Mars
4) L’eau, la vie et Mars, les dernières informations
5) L’exploration au sol
6) La mission Curiosity
7) Le Rover et les instruments
8) L’atterrissage et le début de mission
9) Les résultats de Curiosity
10) Les missions en cours et futures
11) L’Homme sur Mars?
12) Le Terraforming
Je signale que près de la moitié des slides ont été masquées pendant la présentation afin de rendre celle-ci plus souple et plus agréable.
Quelques points importants, pour le reste voir le ppt.
1) QUELQUES DONNÉES SUR MARS MARS = ½ TERRE
Mars est née en même temps que la Terre il y a approximativement 4.5 Milliards d’années
Mars est 2 fois plus petite que la Terre et en gros 10 fois moins lourde (densité plus faible)
Ceci aura des conséquences sur son évolution :
La gravité y est plus faible que sur Terre (1/3) et en conséquence son atmosphère s’échappe au cours du temps
Le CO2 diminuant, l’effet de serre (qui a sauvé la race humaine!!!) s’inverse, la température diminue
Les dés sont jetés, Mars sera une planète froide, c’est une Terre avortée
Plus éloignée aussi du Soleil, elle se refroidit plus vite, le noyau se solidifie donc
Pas de champ magnétique donc pas de protection contre les particules dangereuses provenant du Soleil, et donc difficulté pour une certaine forme de vie de s’établir
Le volcanisme est très actif : 20 volcans majeurs, les derniers ayant été actifs récemment (qq dizaines de millions d’années!)
Pas de tectonique de plaques mais des failles et fractures (Valles Marineris)
L’eau dans le passé a été un agent d’érosion, maintenant le vent joue un rôle essentiel
L’eau ne peut pas exister longtemps a l’état liquide en surface sur mars actuellement pourquoi?
Température trop basse (de 0 a –100°c) et pression trop faible (<1% de la pression terrestre) :
sublimation : solide à gazeux directement
2) LES SURVOLS DE MARS
Nos amis Russes n’ont jamais eu de chance avec Mars, toutes leurs missions ont échoué ou presque
Toutes les missions à succès ont été US, mais ils ont eu aussi de cuisants échecs (50%)
Cela a commencé avec l’épopée des Mariner dans les années 1960
On pensait que Mars était comme la lune, un astre mort; On était passé à côté de l’essentiel
À cette époque, aucun vaisseau spatial n’a le plus changé notre vision d’une planète que Mariner 9 en 1971 (en orbite autour de Mars), on découvrait ce que les autres Mariners n’avaient pas dévoilé
Puis vinrent les Viking avec la recherche de la vie
Pathfinder, un démonstrateur prototype, ouvre ensuite la marche pour les robots Spirit et Opportunity et Phoenix
Une pléiade de satellites tournent aussi autour de Mars : MGS, Mars Express, Mars Odyssey, MRO etc..
3) QUE SAIT-ON DE MARS ?
Les sondes martiennes ont complètement changé la vision simpliste que nous avions au début des années 1960
Cartographie complète et précise de Mars en altitude et température
Le plus grand canyon du système solaire, Valles Marineris, près de 4000km de long (les USA!) 2500m de profondeur en moyenne 10000m par endroits
Voir cette vidéo de Mars Express survolant Valles Marineris.
Le plus haut volcan du système solaire : Olympus Mons; 25km de haut, la moitié de la France en surface.
Pas de tectonique de plaques : Mars est trop petite ou trop sèche.
Donc PAS DE MONTAGNES.
Deux hémisphères différents, le Nord avec de grands bassins (mer dans le passé?) et le Sud très cratérisé.
Des traces d’anciennes « rivières » sont apparentes
La surface de Mars est riche en Fer Il y a approximativement 15 à 20% de Fer à la surface de Mars Ce fer s’est oxydé avec le temps et l’oxygène de l’atmosphère, la planète est devenue….rouge
La vie sur Mars ??
Pas impossible, mais……..
Il y a quelques problèmes ou handicaps:
–La vie nécessite des molécules complexes (chimie organique) qu’il va falloir trouver
–La vie nécessite de l’eau liquide : possible qu’il y en ait en certains endroits, à vérifier
–La vie peut être détruite par les UV, or l’atmosphère martienne n’a pas assez d’ozone pour les bloquer
–Le champ magnétique martien est aussi trop faible pour protéger contre les particules solaires comme sur Terre
Alors……
4) L’EAU, LA VIE ET MARS, LES DERNIÈRES INFORMATIONS
Des traces d’anciennes « rivières » sont apparentes, le relief a été manifestement sculpté par l’eau en certains endroits
Il y a eu beaucoup d’eau sur Mars dans le passé, On le voit bien sur les photos prises par les sondes en orbite.
Nirgal Vallis (document MSSS)
Les débits étaient probablement très importants
Quels effets climatiques ont causé ces inondations?
Une chaleur interne? Un changement de l’axe de Mars? Il y a qq millions d’années l’inclinaison était de 35°; les météorites …
Y aurait-il des cycles chaud/froid sur Mars?
OÙ EST PASSÉE L’EAU???
Mars avait au début les mêmes chances que la Terre, elle possédait de l’eau et une atmosphère.
Que s’est-il passé?
Mars est plus petite que la Terre (10 fois moins massive) elle refroidit beaucoup plus vite que la Terre, son noyau métallique dont la rotation fournit un champ magnétique se solidifie, ce champ protecteur contre les rayonnements solaires s’arrête il y a 4 milliards d’années
Le vent solaire a commencé à balayer l’atmosphère, favorisant ainsi la pénétration des rayonnements dangereux.
La surface de la planète est devenue stérile
À cela s’ajoute le fait suivant :
Mars moins massive que la Terre, possède une gravité beaucoup plus faible (1/3 de la Terre), la planète n’arrive pas à retenir son atmosphère qui s’échappe lentement dans l’espace (vitesse de libération plus faible).
La planète devient très froide, l’eau ne peut plus exister à l’état liquide, elle se sublime et pénètre dans le sol et aux calottes
Les pôles N et S contiennent donc principalement de la glace d’eau recouverte d’une mince couche de glace carbonique.
Mais il n’y a pas de l’eau qu’aux pôles.
Il semble qu’elle se soit écoulée en certains endroits (ravines, « gullies » en anglais) avant de se sublimer
Sujet controversé, ce pourrait être de la glace de CO2 qui se sublimerait et déstabiliserait le sol (très récent : janv 2016)
Une découverte fondamentale : LES ARGILES.
Les argiles (clay en anglais) sont très importants.
Ils nécessitent pour se former une stabilité d’eau liquide neutre.
Aux argiles ont succédé les sulfates créés en milieu plus acide.
Cela était probablement le cas au tout début de Mars.
Les roches plongées dans cette eau liquide ont produit ces argiles.
Toutes les missions martiennes recherchent maintenant ces endroits particuliers.
Image : Jezero Crater, en vert les terrains riches en argiles.
Crédit : NASA/JPL-Caltech/MSSS
On peut donc en ce début de XXIème siècle faire le point sur la présence d’eau sur Mars :
1) Présence en sub-surface d’énorme quantité d’eau solide incorporée dans le sol dans les régions près des pôles (permafrost)
2) Contrairement à ce que l’on pensait depuis plus de 30 ans, les Pôles sont principalement de la glace d’eau et non de CO2
3) Il y a en certains endroits sur les parois les plus froides de cratères des résurgences RÉCENTES d’eau
De nouvelles missions martiennes au sol vont devoir trouver ces traces d’eau
5) L’EXPLORATION AU SOL.
Pourquoi faut-il explorer le sol martien et s’y déplacer?
On peut ainsi analyser in-situ le sol, la présence passée d’eau, la composition de et sous la surface, et avoir accès à des terrains très anciens ayant disparus sur Terre.
Il faudrait pouvoir essayer de répondre à cette question : la vie a-t-elle pu démarrer sur Mars?
Alors, on lança les Viking avec la recherche de la vie, puis Pathfinder, un démonstrateur prototype, qui ouvre ensuite la marche pour les Robots Spirit et Opportunity ; Phoenix et Curiosity.
Une pléiade de satellites tournent aussi autour de Mars : MGS, Mars Express, Mars Odyssey, MRO etc..
Les années 2000 vont voir arriver une succession de robots et de rovers très perfectionnés comme :
Spirit et Opportunity
Phoenix
Curiosity
Et de nouveaux projets : Insight, Exomars, etc..
Après quelques échecs cuisants (Mars Polar Lander, Climate orbiter) la NASA lance avec anxiété deux missions de très haut niveau technologique : les MER : Mars Exploration Rovers : MER-A : Spirit (cratère de Gusev) et MER-B : Opportunity (Meridiani Planum).
Technologies reprises et perfectionnées de Pathfinder. Tout marche à merveille
Ces robots géologues en plus de leur intelligence locale située dans tous leurs instruments doivent être capables d’être autonomes
En effet la distance Terre Mars est trop grande pour pouvoir les contrôler en direct
Ils doivent pouvoir prendre des décisions quant à leurs déplacements
Le terrain est divisé en plusieurs zones, accessibles ou non au rover de façon autonome, les zones rouges nécessitent une autorisation de la Terre.
Spirit met au jour des dépôts blanchâtres; sous la couche de basalte il y avait une couche riche en sulfate de Magnésium (appelé "Epsom salt" par nos amis anglo-saxons, ou sels d'Epsom ou sel d'Angleterre). Cette couche de sulfate de Mg a probablement été créée par l'action de ruissellement des couches supérieures due à la capillarité, puis l'eau s'est évaporée. Donc première preuve qu’un environnement
aqueux a existé dans le passé.
Pour Opportunity on avait visé le champ d’hématite de Meridiani Planum.
Présence de sphérules (les blueberry ; myrtilles ou BB) de quelque mm de diamètre qui seraient des CONCRÉTIONS formées dans de l'eau liquide par accumulation de minéraux autour d'une petite graine solide (comme se forme une perle).
La caméra panoramique (Pancam) d'Opportunity a pris des photos du sol de Meridiani
On y voit ce que les géologues appellent "cross lamination" (stratification entrecroisée ou festons)
Ce genre de sinuosités se produit sur Terre dans des roches sédimentaires et se forment en présence d'eau, ces aspérités ondulées sont les restes de minuscules dunes de sable (comme au bord d'une plage) situées au bord de l'eau et formées par le clapotis d'une eau peu profonde.
Phoenix renait de ses cendres !
Phénix, (en anglais Phoenix), l'oiseau mythique qui symbolise la renaissance et la vie éternelle. D'après une légende Grecque, cet oiseau lorsqu'il sentait sa fin arriver, prenait feu et de ses cendres renaissait un nouvel oiseau. D'où l'expression renaître de ses cendres.
Et bien c'est ce qui est arrivé à la prochaine mission martienne de la NASA baptisée très justement Phoenix, vous allez voir pourquoi.
La mission actuelle Phoenix se base sur les missions Mars Polar Lander et Mars Surveyor 2001 Lander qui ont été des échecs ou des annulations
Phoenix va réutiliser beaucoup d'instruments prévus pour ces missions.
Atterrissage : le cercle polaire arctique, dans la région de Vastitas Borealis où de vastes réserves de glace ont été détectées juste au-dessous de la surface Entre le 65 et le 75 ° de latitude Nord
Une première : On va photographier l’atterrissage depuis l’orbite grâce à MRO.
La mission Phoenix qui s’est posée dans la région proche du Pôle Nord martien nous a permis de mettre au jour de la glace d’eau sous la couche de sol superficielle
Phoenix a montré qu'à cette latitude il n'y a pas de glace visible à la surface, elle est située immédiatement en dessous à une quinzaine de cm de profondeur.
La surface est constellée de sols polygonaux, les lentilles de glace, qui sont de glace d'eau pure, que l’on trouve dans les régions froides terrestres où il y a du permafrost.
Ces sols polygonaux sont la signature de la présence de glace à quelques cm du sol. En effet, la glace chauffe et se dilate, puis se refroidit et se contracte, ce qui donne ces formes.
6) LA MISSION CURIOSITY. ET 6) 7) ET 8)
J’ai déjà beaucoup raconté sur cette mission, se reporter aux épisodes précédents.
Consulter notamment ce CR précédent.
9) LES RÉSULTATS DE CURIOSITY.
Curiosity est posé dans le cratère Gale, dans un cône alluvial, à la base de terrains à dépôts sédimentaires
Au pied du Mont Sharp que l’on va escalader (en quelques années)
On sait qu’il y a de l’argile, c’est le but de la mission : il faut mettre au jour cet argile et toutes preuves de présence passée d’eau
On va carotter le sol. On fait un trou de 16mm de diamètre et de 64mm de profondeur
Très bon signe : la poudre est grise, elle n’est donc pas oxydée en profondeur.
Les prélèvements sont dirigés vers Chemin et SAM après passage dans le tamis de Chimra. Four 800°C
Puis Chemcam pointe son Laser à l’intérieur du trou.
On mesure 20à 30% de sulfate de Calcium et d’argile prouvant l’environnement lacustre
Après le passage au tamis de 150 micron, Chimra fractionne la poudre en deux parties et le bras articulé les dépose dans les orifices des laboratoires CheMin et Sam.
CheMin, est spécialisé dans la chimie et la minéralogie. L’une en diffraction X, qui renseigne sur sa structure cristalline, et l'autre en fluorescence X, pour déterminer ses éléments chimiques.
Sam (Sample Analysis at Mars), Il contient un carrousel de 74 récipients, permettant chacun une analyse de chromatographe en phase gazeuse et un spectromètre de masse.
On a identifié les éléments suivants : C, H, N, O, P et S. ce sont les composants principaux de la vie.
Les CHNOPS, acronyme des différents éléments chimiques qu’ils représentent, sont ceux nécessaires à la vie.
Ils ont tous été découverts !
Nous sommes donc tous des CHNOPS !!
Cet échantillon est composé d’argile (à 20%) et de sulfates (de Calcium), correspondant à un environnement humide peu oxydé (la carotte était grise et non pas rouge) et pas trop salé ni acide, et probablement légèrement alcalin.
On est dans un milieu qui a supporté de l’eau liquide, avec un pH neutre, une salinité faible, bref,
Comme le dit un scientifique de la mission : on aurait pu boire cette eau!
Mais l élément flagrant arrive :
On découvre des galets arrondis et polis, c’était le fond de rivières où l’eau coulait, le flux d’eau qui a circulé dans cette zone : de l’ordre de 1m/seconde, la profondeur étant évaluée à quelques dizaines de cm
QU’A-T-ON APPRIS ?
Mars dans le passé très lointain était chaude et humide, mais sa petite taille a scellé son sort.
Mise au jour de gypse et d’argiles, marqueurs de présence d’eau stable et neutre pendant une certaine période
Mars possédait de l’eau liquide de façon stable et pendant de relativement longues périodes (galets usés par le courant), elle est maintenant sous forme de glace dans le sol et aux pôles
Mars avait tous les ingrédients de base de la chimie organique et donc possédait un environnement favorable à la vie
Par contre nous n’avons rien mis en évidence correspondant au démarrage d’une quelconque vie biologique malgré le CH4 découvert
Le niveau des radiations pendant le voyage et sur Mars est un facteur très dangereux pour de futurs astronautes.
POUR ALLER PLUS LOIN :
Survol de Mars par Mars Express : https://youtu.be/zRdA3HICx2I
Voir le dossier Spécial Mars sur le site.
PROCHAINE CONFÉRENCE VEGA : SAMEDI 4 FÉVRIER 2017
TRM COMMUNS DU CHÂTEAU DE PLAISIR
SUJET À DÉFINIR.
Les prochaines ensuite : 11 Mars et 13 Mai.
Bon ciel à tous
Jean Pierre Martin
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