Lexploration de Mars par est le déroulement de la mission de l'astromobile de la mission spatiale Mars 2020. Cet engin développé par la NASA s'est posé le à la surface de la planète Mars dans le cratère d'impact Jezero. est un robot mobile conçu pour explorer ce cratère qui a abrité, il y a environ d'années, un lac permanent et qui conserve les traces de plusieurs deltas de rivière. Ce cratère de de diamètre a été choisi parce que la communauté scientifique estime qu'il a pu abriter par le passé des formes de vie et conserver leurs traces. s'est posé à proximité immédiate d'un des deltas. Durant son exploration, il est prévu qu'il traverse une partie de celui-ci avant de se diriger vers ce qui pourrait être les rives de l'ancien lac qui remplissait le cratère. Enfin, il doit escalader les rebords du cratère hauts de avant de parcourir les plaines environnantes. Durant sa mission primaire (un peu plus de deux années terrestres), l'astromobile pourrait réaliser à peu près la moitié du trajet planifié.

est un engin de plus d'une tonne qui dispose d'un système sophistiqué de prélèvement de carottes du sol martien et d'un ensemble d'instruments scientifiques (caméras, spectromètres de différents types) qui sont utilisés pour identifier les sites les plus intéressants, fournir le contexte du prélèvement effectué (caractéristiques géologiques, conditions climatiques à la formation) et effectuer une première analyse chimique : ce sont le spectromètre de fluorescence des rayons X PIXL, le spectromètre Raman SHERLOC, le spectromètre imageur SuperCam et la caméra Mastcam-Z. L'astromobile emporte également une station météorologique (MEDA), un radar destiné à sonder les couches superficielles du sol (RIMFAX). Deux expériences doivent tester sur le terrain des technologies avant leur mise en œuvre de manière opérationnelle dans de prochaines missions : MOXIE produit de l'oxygène à partir de l'atmosphère martienne (ISRU) et MHS (Ingenuity), un petit hélicoptère de moins de deux kilogrammes, va tester les capacités d'un engin aérien dans l'atmosphère très ténue de Mars.

L'objectif principal de sa mission est de rechercher des sites ayant pu abriter des formes de vie, à l'aide des instruments embarqués, et de prélever une quarantaine de carottes de sol et de roches sur des sites sélectionnés. Le résultat de ces prélèvements doit être déposé par l'astromobile sur des emplacements soigneusement repérés en attendant d'être ramenés sur Terre par une future mission étudiée conjointement par la NASA et l'Agence spatiale européenne. Selon le planning élaboré par les deux agences, le retour sur Terre est envisagé pour 2031, sous réserve de son financement. L'objectif final est de pouvoir effectuer sur Terre une analyse fine des échantillons du sol martien, notamment d'identifier d'éventuelles formes de vie anciennes, en utilisant toutes les capacités des instruments terrestres qui, contrairement à ceux embarqués sur les engins spatiaux, ne sont pas limitées par les contraintes de masse.

Objectifs de la mission de

Il y a plusieurs milliards d'années, la planète Mars disposait comme la Terre d'une atmosphère dense, d'un champ magnétique la protégeant du vent solaire et d'eau liquide coulant à sa surface. La vie s'est développée sur Terre dès cette époque sous forme de micro-organismes. La mission de , développée par la NASA, doit contribuer à déterminer s'il en a été de même sur Mars. Plusieurs missions ont déjà été envoyées sur cette planète par l'agence spatiale pour collecter des indices permettant de répondre à cette question. C'est le cas notamment de l'astromobile Mars Science Laboratory/Curiosity toujours en activité dans le cratère Gale. Ces missions ont étudié les roches et les sédiments de la surface de Mars et ont pu déterminer que des conditions propices à la vie ont existé : présence d'eau liquide, conditions climatiques tempérées. a un objectif différent : l'astromobile a été envoyée dans le cratère Jezero, qui a conservé les traces d'une activité fluviale et d'un lac, pour prélever une quarantaine de carottes de sol et de roches dans des sites ayant pu abriter des formes de vie. Il est prévu que ces carottes soient ramenées sur Terre par une future mission étudiée conjointement par la NASA et l'Agence spatiale européenne. En effet les instruments de mesure des engins envoyés sur Mars, malgré leur sophistication, sont limités par les contraintes de masse et d'énergie disponible. Ils n'ont pas la capacité des équipements dont disposent les laboratoires terrestres. Une analyse fine des échantillons du sol martien sera entreprise sur Terre. Elle permettra notamment d'identifier d'éventuelles formes de vie anciennes, en utilisant toutes les capacités des instruments terrestres.

La mission de sur Mars doit remplir les cinq objectifs suivants :

Explorer un environnement susceptible d'avoir accueilli la vie en analysant son histoire et les processus géologiques qui s'y sont déroulésJ.F. Mustard et all, op. cit. . Rechercher des indices de signatures d'origine biologique dans une sélection de sitesJ.F. Mustard et all, op. cit. : déterminer l'habitabilité de l'environnement par le passé de la zone explorée. si la zone a pu abriter des formes de vie, rechercher des matériaux qui ont pu préserver des signatures biologiques. rechercher des indices potentiels de vie en utilisant des techniques d'observation respectant les règles de protection planétaire. Collecter des échantillons de sol martien en connaissant leur contexte géologique précis pour permettre à une future mission de ramener des échantillons du sol martien sur Terre : collecter des échantillons sélectionnés scientifiquement avec une description précise du terrain. Les échantillons devront à la fois être les plus susceptibles de permettre l'identification d'indices de vie et bien représenter la diversité de la région explorée par l'astromobile. assurer que la collecte se fasse en respectant les règles de protection planétaire et que les échantillons puissent être effectivement récupérés par la future mission de retour d'échantillon. Préparer les futures missions habitées sur le sol martien en testant des technologies (ISRU), analysant les conditions régnant à la surface de Mars et améliorant les connaissances sur les conditions de rentrée atmosphérique (MEDLI+)J.F. Mustard et all, op. cit. : réaliser une démonstration des technologies d'utilisation des ressources in situ en produisant des ergols et de l'oxygène à partir de l'atmosphère martienne... Déterminer la morphologie et la taille de la poussière pour comprendre son incidence sur les opérations à la surface de Mars et sur la santé des astronautes : mesurer les caractéristiques du climat à la surface de Mars pour valider les modèles de circulation atmosphérique de la planète. mesurer les performances du véhicule de descente avec une série de capteurs dans les boucliers thermiques avant et arrière.

Description de la région explorée

Le site d'atterrissage de l'astromobile est situé dans l'hémisphère nord de Mars non loin de l'équateur de la planète (18.4°N, 77.7°E) à une altitude de par rapport au niveau moyen de Mars. Il se trouve, comme le cratère Gale en cours d'exploration par l'astromobile , à la limite de la plaine qui recouvre l'hémisphère nord de la planète et des plateaux élevés et souvent accidentés recouvrant l'hémisphère sud.

Le cratère Jezero

Le site d'atterrissage est situé dans le cratère Jezero de 49 kilomètres de diamètre près de la bordure nord-ouest de celui-ci. Ce cratère se situe lui-même sur la bordure nord-ouest du bassin Isidis Planitia, cratère d'impact de 1200 kilomètres de diamètre, formé durant le dernier épisode sur Mars du grand bombardement qui s'est déroulé il y a plus de d'années (Noachien). Le choc de l'impact a transformé en profondeur les roches dans le cratère et est à l'origine du réseau de failles Nili Fossae situé à l'ouest du cratère Jezero. Ce dernier a été formé par un impact de météorite postérieur.

La planète Mars est aujourd'hui une planète sèche, où l'eau ne peut plus couler à l'état liquide faute d'une atmosphère suffisamment denseAvec une pression atmosphérique de ~ 10 millibar égale à 1 % de celle de la Terre, l'eau liquide passe immédiatement à l'état vapeur.. De nombreux indices indiquent qu'à ses débuts, il y a plusieurs milliards d'années, alors que le noyau de la planète était encore chaud et son atmosphère épaisse, de l'eau liquide a pu couler à sa surface.

Reconstitution de l'histoire géologique du cratère

En 2005, le planétologue Caleb Fassett, à l'époque encore étudiant, identifie à l'aide de données fournies par les instruments de plusieurs sondes spatiales en orbite autour de Mars, la présence de deux anciennes vallées fluviales coupant les flancs du cratère Jezero au nord et à l'ouest : respectivement Sava Vallis et Neretva Vallis. Au débouché de chacun des deux chenaux dans le cratère se trouve un dépôt en forme de delta comprenant des argiles, minéraux d'altération des silicates qui ne peuvent se former qu'en présence d'eau.

L'interprétation de ces observations est que deux cours d'eau drainant la région de Nili Fossae se jetaient il y a plus de trois milliards d'années dans le cratère en déposant à leurs embouchures les matériaux fins transportés en suspension qui auraient progressivement formé ces deltas. Ces cours d'eau auraient rempli le cratère le transformant en lac. Celui-ci aurait atteint une profondeur d'au moins 250 mètres. La profondeur a peut-être été supérieure à un moment donné car une brèche s'est ouverte dans le flanc nord-est du cratère limitant la profondeur du lac à cette valeur. Durant un certain temps le lac a fait partie d'un réseau fluvial avec des eaux y pénétrant et en sortant puis le flot entrant s'est tari et le lac s'est progressivement asséché : les eaux se sont évaporées ou se sont infiltrées dans le sous-sol. La durée de cet épisode aquatique n'a pu être déterminée avec précision : les deltas pourraient avoir été formés en une vingtaine d'années. Le cratère Jezero est en grande partie comblé et si les matériaux l'ayant comblé sont d'origine sédimentaire, le processus de sédimentation (et donc le lac) aurait pu exister durant une période de 1 à 10 millions d'années. Quel que soit le scénario cette phase s'est achevée au milieu de l'Hespérien (entre 3,7 à 3,2 milliards d'années).

Les chercheurs de l'université Brown ont reconstitué de manière plus précise en 2015 le déroulement de cet épisode aquatique en utilisant les données fournies par le spectromètre CRISM du satellite Mars Reconnaissance Orbiter ainsi que des images fournies par sa caméra CTX. Ils ont pu réaliser une carte géologique détaillée de cette région. Les deux deltas argileux situés dans le cratère ont une composition différente et la signature de chacun correspond à celle des sols de la région d'où provient le cours d'eau qui les a formés.