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ChemCam : un œil laser sur Mars

Depuis presque 4 ans, le rover Curiosity de la NASA parcourt la planète Mars. A son bord, de nombreux outils d’analyse. L’un d’eux, ChemCam, sonde la surface de la planète rouge à l’aide d’un laser. Des chercheurs nantais reçoivent et interprètent chaque jour ses résultats.

Représentation artistique du rover Curiosity utilisant le laser de l’instrument ChemCam pour analyser la composition de la surface des roches martiennes. © NASA/JPL-Caltech

Il obéit au doigt et à l’œil… à des millions de kilomètres de distance. Depuis août 2012, le rover Curiosity est en mission sur le sol martien. Il exécute chaque jour des ordres envoyés la veille depuis la Terre. Il lui faut ainsi réaliser des tirs au laser sur des roches. Pour ce faire, Curiosity utilise ChemCam, un instrument de recherche fabriqué par une équipe de scientifiques et d’ingénieurs franco-américains. Cette « caméra de chimie » (Chemical Camera) est principalement installée dans la boîte blanche au sommet de son mât, sa « tête ». Principal objectif de l’œil laser dont elle dispose : analyser la composition du sol et des roches environnantes. D’une portée de 7 mètres, le laser de ChemCam peut chauffer une zone d’environ 0,3 mm de diamètre à près de 10 000°C : « Ce réchauffement génère une matière volatilisée – un plasma – dont la composition chimique est analysée à l’aide de spectromètres, détaille Stéphane Le Mouélic. On peut alors détecter et mesurer les différents éléments présents dans la cible : fer, calcium, fluor, silice, etc. » Le chercheur fait partie de l’équipe du Laboratoire de Planétologie et Géodynamique (LPG) de Nantes qui participe à l'analyse des données transmises par Curiosity.

Illustration du fonctionnement de ChemCam. L’instrument capture une image de l'échantillon, tire dessus au laser puis collecte la lumière émise pour réaliser une analyse spectrale. © CEA

 

« ChemCam nous fournit des indices géochimiques sur le passé géologique et climatique de Mars » explique l’ingénieur de recherche CNRS. Avec son équipe, il s’intéresse en particulier à des « veines blanches », de petits filons clairs observés sur le sol aux abords du mont Sharp, une montagne culminant à 5 500 mètres : « ChemCam a mesuré la composition de ces veines : très peu de silice, beaucoup de calcium et parfois un peu de soufre et d’hydrogène. On obtient alors des sulfates de calcium, plus connus sur Terre sous le nom de gypse, bassanite et anhydrite. Cela peut indiquer qu’il y a eu autrefois présence d’eau liquide à la surface de Mars. » ChemCam a également détecté la présence d’oxyde de manganèse, un composé chimique qui se forme dans des conditions particulières : « Dans le passé, l'atmosphère de Mars pourrait avoir été bien plus riche en oxygène » interprète le chercheur. Depuis son atterrissage, Curiosity a effectué plus de 300 000 tirs au laser, la plupart sans se déplacer. ChemCam lui permet ainsi d’économiser du temps et de l’énergie. Son laser aide à sélectionner les roches dont il doit se rapprocher pour y faire des forages et des prélèvements. Sachant que le rover dispose de « seulement » 72 éprouvettes à usage unique pour réaliser des analyses approfondies, le choix de l’échantillon à prélever est crucial.

Mosaïque de 57 images, ce « selfie » de Curiosity a été réalisé le 29 janvier 2016 à l’aide d’une caméra fixée à l’extrémité de son bras articulé. Le rover pose sur le site de la dune baptisée « Namib ». Au sol, devant lui, on distingue des veines blanches de sulfates de calcium. © NASA/JPL-Caltech/MSSS

 

La distance entre Mars et notre planète ne permet pas une communication en temps réel avec le rover. Les informations ont beau lui être transmises à la vitesse de la lumière, elles lui arrivent au mieux 3 à 4 minutes plus tard. Afin d’optimiser l’agenda de Curiosity, les chercheurs du LPG Nantes retrouvent leurs homologues internationaux presque chaque jour lors de conférences téléphoniques : « Nous analysons ses derniers résultats et lui envoyons des programmes de commandes pour sa journée de travail du lendemain, notamment les cibles que ChemCam doit viser ». Ces réunions consistent aussi à « optimiser l’énergie et la mémoire utilisées par les différents instruments du rover ». Hormis son laser et ses spectromètres, l’instrument ChemCam est également composé d’une caméra destinée à fournir une image à haute résolution du point d’impact du laser et de la texture de la roche alentour. « C’est la plus puissante des 17 caméras du rover, détaille Stéphane Le Mouélic. Elle a été conçue pour des observations à quelques mètres de distance mais on s’est rendu compte que si on la pointe à des centaines de mètres voire des kilomètres, on obtient aussi un niveau de détails élevé. » Le chercheur contribue à améliorer la qualité de ces images qui nous renseignent sur la géologie de la surface martienne. Il travaille par ailleurs sur un projet de reconstruction en 3D de l’environnement de Curiosity depuis son atterrissage : « Avec un casque de réalité virtuelle, on pourra se refaire toute la balade ! »
 

Kogito.fr

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