A la recherche de la vie sur Mars

Dans les programmes d’exobiologie, dont l’objectif ultime est la découverte d’une vie extraterrestre, la planète Mars occupe une place privilégiée. De nombreuses observations indiquent clairement que Mars a abrité de grandes quantités d’eau à sa surface. Dans cet article l’auteur, André Brack, chercheur émérite en astrobiologie et contributeur actif de la recherche de la vie dans l’Univers au sein de l’ESA et de la NASA, nous explique les derniers résultats de l’exploration de la vie sur Mars et nous expose les futures missions vers Mars et leurs enjeux. Place à l’article d’André Brack: « A la recherche de la vie sur Mars »

Dans les programmes d’exobiologie, dont l’objectif ultime est la découverte d’une vie extraterrestre, la planète Mars occupe une place privilégiée. Les résultats fournis par les satellites martiens Mariner 9, Viking 1 et 2, Mars Pathfinder, Mars Global Surveyor, Mars Odyssey, Mars Express, Mars Reconnaissance Orbiter, les deux robots martiens Mars Exploration Rover Spirit et Opportunity et la sonde Phoenix indiquent clairement que Mars a abrité de grandes quantités d’eau à sa surface. Dans cet article l’auteur, André Brack, chercheur émérite en astrobiologie et contributeur actif de la recherche de la vie dans l’Univers au sein de l’ESA et de la NASA, nous explique les derniers résultats de l’exploration de la vie sur Mars et nous expose les futures missions vers Mars et leurs enjeux. Place à l’article d’André Brack: « A la recherche de la vie sur Mars »

 

Echus Chasma, région martienne riche en traces d’eau,
photographiée par la caméra stéréo à haute résolution de Mars Express (crédit ESA)
Mars Brack

 

La présence permanente d’eau suppose une température constamment voisine ou supérieure à 0°C, température atteinte probablement grâce à l’existence d’une atmosphère dense générant un effet de serre important. Grâce à cette atmosphère, la planète a pu accumuler des micrométéorites à sa surface à l'instar de la Terre.

Les ingrédients qui ont permis l'apparition de la vie sur Terre étaient donc présents sur Mars.

Il est dès lors possible qu'une vie microscopique de type terrestre ait pu apparaître sur la planète rouge. Les sondes Viking n'ont pas trouvé de molécules organiques à la surface de Mars mais certaines météorites martiennes renferment des molécules organiques. Parmi ces météorites, aujourd’hui au nombre de 50, figure la fameuse météorite ALH 84001 présentée comme renfermant des nano bactéries martiennes fossilisées. Cette interprétation est aujourd'hui abandonnée.

Le spectromètre infra rouge Planetary Fourier Spectrometer de Mars Express a détecté du méthane dans l'atmosphère de Mars. La présence de méthane a été confirmée depuis la Terre. Avec une durée de vie de 300 ans, il faut une source permanente de méthane. Pour savoir si ce méthane est d’origine biologique ou géologique, il faudrait pouvoir détecter d’autres bio-signatures  gazeuses, comme l’ammoniac et le formaldéhyde, mais ces composés ont une durée de vie très courte, de l’ordre de quelques heures dans l’environnement martien.

 

La mission américaine Mars Science Laboratory

 

La mission américaine Mars Science Laboratory, dont le lancement est prévu en novembre 2011, aura précisément comme objectif de rechercher les traces de molécules organiques et des indices d’une éventuelle vie martienne microscopique fossilisée. Lancé par une fusée Atlas V, le rover (petit véhicule automatique) doit se poser dans le cratère Gale en août 2012. Les instruments embarqués à bord du rover, appelé Curiosity, vont rechercher des traces de vie fossilisées, analyser la composition minéralogique des roches, étudier la géologie de la zone d’atterrissage ainsi que la météorologie et les radiations qui balaient le sol de la planète. Le rover devrait pouvoir parcourir 20 km au cours d’une mission prévue pour durer deux années terrestres.

 

La contribution européenne

 

De 1996 à 2000, la Direction des Vols Habités et Microgravité de l'agence spatiale européenne (ESA) a demandé à l’auteur de constituer l’Exobiology Science Team chargée de définir le laboratoire idéal, une Exobiology Facility,  à installer à la surface de Mars pour y rechercher des traces de vie. Dans le même temps, l'ESA décidait de lancer Mars Express (un revol de la mission avortée Mars 96) et retint le principe d'un atterrisseur dédié à l'exobiologie. Colin Pillinger, qui faisait parti de l'Exobiology Science Team, releva le défi à l'Open University de Milton Keynes en Angleterre et s'évertua à faire entrer un maximum d’instruments de l'Exobiology Facility dans la masse très réduite (de l'ordre de 10 kg) disponible sur l’atterrisseur appelé Beagle 2. Les instruments de Beagle 2 devaient analyser la composition minérale, organique et isotopique des échantillons prélevés dans les roches de surface à l’aide d’un bras articulé et dans le proche sous-sol à l’aide d’une "taupe" mécanique. Lancé le 2 juin 2003 avec la mission Mars Express, Beagle 2 devait atterrir le 25 décembre 2003 mais il n’a jamais donné signe de vie.

 

A la recherche de la vie ©Noel Powell - Fotolia
A la recherche de la vie sur Mars
 

Les espoirs européens reposent maintenant sur la mission européenne ExoMars (inspirée des recommandations de l’Exobiology Science Team), en association avec la mission américaine Max-C, pour un lancement en 2018. Pour identifier les éventuels microorganismes martiens fossilisés, il faut se doter d’éléments de comparaison. C’est la raison pour laquelle Frances Westall et son équipe, au Centre de biophysique d’Orléans, ont analysé des traces de vie microscopique dans des roches terrestres vieilles de 3,446 milliards d’années provenant du Craton de Pilbara en Australie. Ces traces très anciennes de vie sont particulièrement difficiles à étudier. Leur identification requiert des instruments très sophistiqués et très lourds. Il sera donc impossible de les embarquer à bord d’une sonde spatiale. Par conséquent, en l’absence de tels instruments sur Mars, il sera probablement impossible d’identifier sans ambiguïté des traces de vie à sa surface et il faudra peut-être attendre les échantillons ramenés sur Terre en 2025,dans le cadre du projet Mars Sample Return en 2025.

Peut-être faudra-t-il même attendre un vol habité vers Mars pour lever toute ambiguïté, mais ce vol sera loin d’être une croisière.

 

 « Dans l’état actuel de la technologie, un vol habité vers Mars durerait au minimum 2 ans, 6 à 8 mois pour l’aller, environ 8 mois sur place pour attendre la bonne conjonction planétaire et 6 à 8 mois pour le retour. »

 

Pendant toute la durée de la mission, l’équipage sera exposé aux problèmes liés à l’apesanteur, aux rayonnements ionisants et au confinement.

Sur Terre, il est impossible de s’adapter à l’apesanteur car la gravité y est omniprésente.  L’adaptation est possible dans une station spatiale en orbite terrestre où la gravité est compensée par la force centrifuge de sa rotation autour de la Terre. Le 12 avril 1961, Youri Gagarine devint le premier homme à revenir vivant de l’orbite terrestre. Depuis, le record de séjour dans  l’espace est détenu par Valeri Poliakov avec 14 mois passés à bord de la station MIR. Une fois sur Mars, les conditions de vie redeviennent un peu meilleures. Les astronautes retrouvent une gravité mais celle-ci n’est que le tiers de la gravité terrestre. Ils viennent de passer de nombreux mois en apesanteur (fragilité des os, atrophie musculaire) et le retour à la pesanteur, même réduite, risque d’être difficile et handicapant.

Pour aller sur Mars, le vaisseau sera soumis au vent solaire et aux rayons cosmiques. Un blindage du vaisseau de quelques centimètres d'épaisseur arrêtera une partie des particules dues aux éruptions solaires. Par contre, pour arrêter les rayons cosmiques, il faudrait employer des boucliers de plusieurs mètres d’épaisseur, solution irréaliste en raison du poids. Une fois sur Mars, les doses de rayonnements ionisants reçues sont moindres, la masse de la planète élimine la moitié des particules du rayonnement cosmique et son atmosphère arrête les éruptions solaires. L'enfouissement de la future base martienne sous plusieurs mètres de régolite devrait assurer une bonne protection contre le rayonnement cosmique. Néanmoins, le voyage aller-retour exposera l’équipage à des doses cumulées proches des doses critiques.

Quant aux contraintes psychologiques, la vie à bord d'un vaisseau spatial à destination de Mars sera difficile en raison notamment du confinement, de l’absence d'intimité, de la permanence du danger, de l’isolement social, de l’utilisation permanente des systèmes de recyclage, y compris des urines pour la fourniture d’eau. Au-delà de 30 jours, l’isolement provoque une baisse des capacités intellectuelles et physiques, une augmentation de l’irritabilité, de la fatigue, de l’anxiété. Pour aller sur Mars, l’équipage devra parcourir une distance d’au moins 55 millions de kilomètres et la Terre ne sera plus qu’un petit point dans le ciel. Que deviendra-t-il lorsqu’il se sentira vraiment livré à lui-même devant l’effacement progressif de notre planète? Au printemps 2009, 6 volontaires ont passé 105 jours dans un caisson isolé du monde extérieur à Moscou pour étudier les aspects psychologiques et médicaux des vols de longue durée. Ils ont été soumis à des simulations stressantes comme le lancement, le voyage, l'arrivée, le retour. Ils ont également été soumis aux tâches qui seront demandées lors d’une future mission martienne. Les 6 volontaires ont gardé bon moral, même si certains ont perdu la notion du temps. Depuis début 2010, une autre simulation de mission vers Mars se déroule sur 520 jours.

 

En conclusion, la quête de la vie sur Mars est en marche. Des indices prouvent qu’il y a eu de l’eau liquide à sa surface. A cette époque, les conditions d’apparition de la vie étaient y peut-être réunies. C’est pourquoi les recherches actuelles tentent d’observer sur Mars des traces de vie fossiles. L’Homme dispose maintenant des outils nécessaires à leurs découvertes mais les obstacles à franchir restent importants, le principal étant la vaste distance Terre-Mars.

 

En savoir plus:

 

La vie dans l’Univers, entre mythes et réalités, Brack, A. et Coliolo, F. Editions La Martinière (2009).

Catalogue des météorites martiennes : http://www.nirgal.net/meteori_table.html

Video: Mars Science Laboratory Curiosity Rover Animation: http://www.spaceref.com/news/viewsr.rss.spacewire.html?pid=37533

 

André Brack

Centre de biophysique moléculaire, CNRS, Orléans

[email protected]