Mars : ce que des décennies d'exploration nous ont appris

Depuis que nous avons posé les yeux sur cette planète alors semblable à une étoile dans le ciel nocturne, Mars n’a eu de cesse de nous captiver. Très tôt, elle s'est distinguée par sa teinte rougeâtre de ses homologues chatoyantes. Bien que ces dernières soient toutes captivantes à leur manière, aucune ne traçait un arc vermeil dans le ciel de la Terre. À la fin du 19^e siècle, les télescopes révélèrent pour la première fois sa surface aux intrigantes caractéristiques, dont les motifs et la topographie ont été attribués par les scientifiques, à tort, à une dynamique civilisation martienne. Nous savons désormais que Mars n’abrite aucune construction artificielle. Nous savons aussi que cette planète aride et toxique que nous admirons aujourd’hui aurait été aussi habitable que la Terre jusqu’à il y a 3,5 milliards d’années.

Depuis les années 1960, les Hommes cherchent à découvrir ce que Mars peut nous apprendre sur la formation et l’évolution des planètes, et si elle a déjà abrité une forme de vie extraterrestre. Si, jusqu’à présent, seules des sondes sans équipage se sont posées à sa surface, cela pourrait bientôt changer. La NASA espère envoyer les premiers hommes et femmes sur Mars au cours de la prochaine décennie et le lancement de plusieurs missions est prévu avant cela pour avancer dans l’exploration. Pourquoi ces voyages spatiaux sont-ils si importants ? Qu’avons-nous appris sur Mars au fil de ces décennies d’exploration ? 

POURQUOI EXPLORER MARS ?

Les découvertes réalisées sur Mars au cours du siècle dernier suggèrent que la planète rouge a autrefois été capable d’abriter des écosystèmes et qu’elle pourrait encore héberger des formes de vie microbienne.

Quatrième planète en partant du Soleil, Mars se trouve juste après la Terre. Environ deux fois plus petite que la planète bleue, la planète rouge affiche une gravité équivalant à seulement 38 % de celle de sa voisine. Si elle met plus de temps à orbiter autour du Soleil que la Terre, elle tourne cependant autour de son axe à une vitesse quasi similaire. C’est pour cela qu’une année dure 687 jours terriens sur Mars, mais que les journées sont seulement 40 minutes plus longues que sur Terre.

En dépit de sa plus petite taille, sa superficie équivaut à peu près à celle de tous les continents de la Terre réunis. Mars dispose donc théoriquement d’une surface habitable similaire. Mais il y a un problème : elle est aujourd’hui enveloppée dans une fine atmosphère composée de dioxyde de carbone et ne peut abriter des formes de vie terrestre. Du méthane est aussi libéré de façon périodique dans l’atmosphère de ce monde desséché, tandis que le sol contient des composés chimiques toxiques à la vie telle que nous la connaissons. Si l’eau à l’état liquide n’existe pas à la surface de Mars, cette ressource est emprisonnée dans les calottes polaires gelées de la planète et dans le sol, peut-être dans de grandes quantités.

Lorsque les scientifiques observent aujourd’hui la surface martienne, ils voient des caractéristiques résultant indéniablement de l’œuvre d’écoulements anciens, à savoir les ramifications de cours d’eau, de vallées fluviales, de basins et de deltas. Ces observations laissent penser que la planète aurait autrefois abrité un vaste océan, qui recouvrait son hémisphère nord. Ailleurs sur Mars, les orages auraient arrosé le paysage, regroupant les lacs et faisant couler à flots les fleuves, qui auraient alors sculpté la surface martienne. La planète rouge était aussi probablement enveloppée dans une épaisse atmosphère capable de maintenir l’eau liquide à des températures et pressions martiennes.

Au cours de son évolution, Mars a connu une période de transformation dramatique. Autrefois semblable à la Terre, elle est devenue le monde poussiéreux et aride que nous connaissons aujourd’hui. Que s’est-il passé ? Que sont devenus ces liquides ? Et qu’est-il arrivé à l’atmosphère martienne ?

L’exploration de Mars aide les scientifiques à en apprendre davantage sur les changements climatiques momentanés qui peuvent fondamentalement altérer les planètes. Elle constitue aussi une opportunité de recherche de biosignatures, des signes susceptibles de révéler si des formes de vie étaient présentes en abondance sur la planète par le passé, et si elles existent encore aujourd’hui. Plus nous en apprenons sur Mars, plus nous serons armés pour tenter de coloniser la planète rouge dans un avenir proche.

DES DÉCOUVERTES MAJEURES

Depuis les années 1960, nous avons envoyé des dizaines de sondes étudier Mars. Les premières missions consistaient en de simples vols de reconnaissance pendant lesquels la planète était mitraillée par les appareils photo. Par la suite, les sondes se sont insérées dans l’orbite autour de la planète rouge et plus récemment, des atterrisseurs et des rovers se sont posés à sa surface.

Si l’envoi d’une sonde vers Mars est un exercice complexe, il est encore plus ardu de la poser sur la planète. La fine atmosphère de Mars rend la descente délicate ; ainsi, plus de 60 % des tentatives d’atterrissage ont échoué. Jusqu’à présent, quatre agences spatiales, la NASA, la russe Roscosmos, l’Agence spatiale européenne (ESA) et l’Organisation indienne pour la recherche spatiale (ISRO), ont placé des sondes en orbite autour de Mars. Avec huit atterrissages réussis au compteur, les États-Unis sont le seul pays à avoir fait fonctionner une sonde à la surface de la planète rouge. Les Émirats arabes unis et la Chine pourraient bientôt se joindre à eux : les missions Hope et Tianwen-1, lancées en juillet dernier, se sont placées sans encombre dans l’orbite de Mars il y a quelques jours et devraient se poser sur la planète rouge d’ici plusieurs mois.

L’exploration de Mars a été marquée par de nombreux temps forts. L’un d’eux fut le passage à proximité de la planète rouge, en juillet 1965, de la sonde Mariner 4 de la NASA, qui a pris les premières images en gros plan de ce monde étranger. En 1971, le programme spatial soviétique envoya la première sonde en orbite autour de Mars. Baptisée Mars 3, cette mission d’environ huit mois a permis d’observer la topographie, l’atmosphère, les conditions météorologiques et la géologie de Mars. Un atterrisseur s'est également posé à la surface de la planète rouge, mais il n'a transmis des données que pendant une vingtaine de secondes avant de cesser de fonctionner.

Au cours des décennies qui ont suivi, les orbiteurs ont transmi bien plus d’informations détaillées sur l’atmosphère et la surface martienne, et ont mis fin à la théorie selon laquelle les canaux martiens avaient été construits par une civilisation extraterrestre (de nombreux scientifiques y adhéraient depuis la fin du 19^e siècle). Les orbiteurs ont aussi révélé des caractéristiques vraiment spectaculaires de la planète rouge. Celle-ci abrite notamment les plus grands volcans du système solaire et l’un des plus longs canyons jamais découverts, dont la distance équivaut à la taille des États-Unis, de la côte Ouest à la côte Est. Les plaines martiennes sont souvent balayées par les tempêtes de poussière, tandis que les vents forment des tourbillons de poussière localisés.

En 1976, les sondes Viking 1 et Viking 2 de la NASA ont été les premières à fonctionner sur la planète rouge et à nous faire parvenir des clichés de cette dernière jusqu’en 1982. Elles ont également mené des expériences biologiques sur le sol martien avec pour objectif de découvrir des signes de vie dans l’espace. Les résultats obtenus ont été peu concluants et, encore aujourd’hui, les scientifiques ne sont pas parvenus à se mettre d’accord quant à la manière d’interpréter ces données.

Sojouner, le premier rover à se déplacer librement, s'est posé sur la planète rouge dans le cadre de la mission Mars Pathfinder de la NASA, lancée en 1996. Ses successeurs incluent notamment les rovers Spirit et Opportunity, qui ont exploré Mars pendant bien plus longtemps que prévu et nous ont envoyé plus de 100 000 clichés avant que les tempêtes de poussière ne détruisent leurs panneaux solaires dans les années 2010.

La NASA compte désormais deux engins spatiaux actifs sur la surface martienne, InSight et Curiosity. InSight, qui sonde la structure interne de la planète, nous a déjà appris que des « tremblements de Mars » ébranlent régulièrement sa surface. Quant au rover Curiosity lancé en 2012, il se déplace autour du cratère Gale tout en prenant des clichés éthérés et en étudiant les roches et les sédiments qui se sont déposés dans le lit du lac ancien du cratère.

Plusieurs engins en orbite transmettent également des données. C’est notamment le cas de l’orbiteur MAVEN et des sondes Mars Reconnaissance Orbiter et Mars Odyssey pour la NASA ; des sondes Mars Express et Trace Gas Orbiter pour l’ESA ; et de la sonde indienne Mars Orbiter Mission.

Toutes ces missions ont démontré aux scientifiques que Mars était une planète active qui regorgeait d’éléments nécessaires à la vie telle que nous la connaissons, à savoir de l’eau, du carbone organique et une source d’énergie. Reste à savoir si une forme de vie a évolué sur Mars par le passé et si elle est toujours présente.

QUEL AVENIR POUR LES MISSIONS D’EXPLORATION DE MARS ?

Tous les 26 mois se produit un alignement de la Terre et de Mars. Grâce à ce phénomène, le temps et le coût du voyage sont réduits, ce qui permet aux sondes d’effectuer le trajet interplanétaire en environ six mois. Les agences spatiales ont tendance à lancer les sondes lors de ces conjonctions, dont la plus récente s’est produite à l’été 2020. Trois pays ont envoyé des engins spatiaux vers Mars au cours de cette période : le 20 juillet 2020, les Émirats arabes unis ont lancé la sonde Hope, qui orbitera autour de Mars pour étudier son atmosphère et ses conditions météorologiques ; la Chine, qui a lancé la sonde Tianwen-1 le 23 juillet ; et les États-Unis, qui ont lancé le rover Perseverance le 30 juillet dernier.

Perseverance est un rover muni de six larges roues et d’un ensemble d’instruments sophistiqués. Il devrait atterrir dans le cratère Jezero. Ce site d’un ancien delta serait le meilleur endroit pour trouver des formes de vie ancienne sur Mars. Une fois l’atterrissage réussi, Perseverance étudiera le climat et les conditions météorologiques de la planète rouge, testera des technologies susceptibles d’aider les Hommes à survivre sur place et prélèvera des échantillons de dizaines de roches, qui seront par la suite acheminés sur Terre. Le rover a notamment pour objectif de déterminer si Mars a été, ou est toujours, habitée. Il s’agit donc d’une véritable mission de recherche d’une forme de vie martienne.

Toutes ces activités robotiques préparent le terrain pour les missions habitées. La NASA s’est fixé comme objectif raisonnable d’envoyer les premiers humains sur Mars au cours de la décennie 2030. L’agence spatiale américaine met actuellement au point sa capsule spatiale Orion, qui transportera les Hommes vers la Lune et au-delà.

Mars suscite aussi l’intérêt des sociétés spatiales privées, à l’instar de SpaceX. Elon Musk, son PDG, n’a cessé de marteler que l’humanité devait devenir « une espèce multiplanétaire » pour survivre. Il travaille actuellement sur un projet qui pourrait permettre à un million de personnes de vivre sur Mars d’ici la fin du siècle.

Nous ne devrions pas tarder à découvrir, d’une manière ou d’une autre, si notre planète voisine a déjà abrité la vie et si notre espèce a un avenir sur un autre monde.

Cet article a initialement paru sur le site nationalgeographic.com en langue anglaise.