30/09/2013

Curiosity Révèle la Composition du Sol du Cratère Gale

La revue scientifique Science met cette semaine Curiosity en couverture. Un supplément spécial retrace les premiers résultats des analyses chimiques du sol martien dans le cratère Gale.  C’est le 6 aout 2012, lorsque que le rover est arrivé sur la surface de la planète rouge, que Mars a reçu son laboratoire de géochimie le plus évolué.
Ses 10 instruments ont été déployés et exploités sur différents types de matériaux durant les 100 premiers jours martiens de la mission, incluant des analyses de roches, de sol et d’atmosphère. Curiosity a été envoyé pour étudier prioritairement une zone appelée le cratère Gale, où une grande diversité de matériaux avait été observée depuis les instruments en orbite.
Bien évidemment, un focus avait été fait sur les matériaux montrant des interactions avec un environnement aqueux.  Mais la mission devait également caractériser la diversité géologique du site d’amarsissage à différentes échelles : des ejecta d’impact, des éléments de sols et des accumulations de sédiments fins transportés par les vents.
Deux points d’arrêt notables se sont trouvés sur les 500 premiers mètres parcourus par le rover, le premier est un gros rocher, qui a reçu le nom de Jake_M, et le second est un amoncellement de sable et de poussière, dénommé Rocknest.

Poudre de sol prête à l'analyse par CheMin (NASA/JPL-Caltech)
Stolper et al. précisent que Jake_M a été rencontré à 282 m du site d’arrivée. C’est un gros caillou sombre, d’apparence homogène, et qui représente un type de magma martien jusqu’alors inconnu. A contrario des basaltes tholeiitiques typiques de Mars, qui sont riches en fer et pauvres an aluminium et peu fractionnés, Jake_M est apparu très alcalin et fractionné. En fait Jake_M est très similaire à certaines roches rencontrées sur Terre, quoique assez rarement, les mugearites, que l’on peut trouver dans des îles océaniques et des zones de rift. Les géophysiciens estiment qu’il provient probablement de magmas issus de la fonte partielle à haute pression de basaltes riches en eau.

Durant les 100 premiers jours de la mission, l’instrument ChemCam à produit plus de 10000 spectres grâce à son laser qui lui permet ainsi de caractériser la diversité des matériaux par leur surface. Le ChemCam peut également distinguer les composants du sol en fonction de la taille de grains. Ce que montrent Meslin et al. dans ce supplément de Science, c’est que les gros grains du sol sont plutôt des grains de type « felsique », riches en silicium et en aluminium, très similaires à la composition des fragments de roches plus gros rencontrés par Curiosity sur son chemin. Cela les amène à conclure qu’une grande partie du sol est constituée de tout petits morceaux de roches, des grains de sable issus de la fragmentation. En revanche, les grains plus petits qu’un millimètre, eux, sont différents, de type « mafique », très similaires à ce qui avait été observé il y a quelques années par les missions de rovers précédentes.

Le tas de sable et de poussière Rocknest, lui, a été analysé par l’instrument CheMin par diffraction de rayons X, ainsi que par le APXS (Alpha Particle X-Ray spectrometer). Les résultats diffèrent quelque peu en fonction des techniques d’analyse utilisées, mais il apparaît que  la majorité du dépôt est de composition cristalline d’origine basaltique (entre 55% et 71%) et l’autre part composée de matériaux amorphes, probablement des oxydes de fer.
SAM avant son installation sur le rover (NASA)
Leshin et al. se sont penchés eux aussi sur le matériau de Rocknest par l’utilisation de la pyrolyse grâce au SAM (Sample Analysis on Mars). De nombreux composés volatiles ont pu être observés, provenant probablement de la composante amorphe. Par ordre décroissant d’abondance, ils ont trouvé les molécules suivantes : H2O, SO2, CO2 et O2. Du beau monde… 
Il est très probable, selon les spécialistes que l’eau (H2O) est contenue dans le composé amorphe et que le CO2 a été libéré via la décomposition de carbonates de fer et de magnésium que n’avait pas réussi à voir CheMin de par leur faible abondance (inférieure à 2%).

Une analyse isotopique de l’eau et du CO2 a par ailleurs montré que ces molécules étaient semblables à celles rencontrées dans l’atmosphère martienne.

SAM a également mis en évidence la présence d’autres composés chimiques comme des chlorures oxygénés, tout à fait similaires à d’autres composés du même type trouvés par des missions antérieures très éloignées du cratère Gale, ce qui suggère que leur accumulation reflète un processus global au niveau de la planète…






Références :
The Petrochemistry of Jake_M: A Martian Mugearite
E. M. Stolper et al.
Science (27 September 2013) Vol. 341 no. 6153

Soil Diversity and Hydration as Observed by ChemCam at Gale Crater, Mars
P.-Y. Meslin et al.
Science (27 September 2013)  Vol. 341 no. 6153

X-ray Diffraction Results from Mars Science Laboratory: Mineralogy of Rocknest at Gale Crater
D. L. Bish et al.
Science (27 September 2013)  Vol. 341 no. 6153

Curiosity at Gale Crater, Mars: Characterization and Analysis of the Rocknest Sand Shadow
D. F. Blake et al.
Science (27 September 2013)  Vol. 341 no. 6153

Volatile, Isotope, and Organic Analysis of Martian Fines with the Mars Curiosity Rover
 L. A. Leshin et al.
Science (27 September 2013)  Vol. 341 no. 6153