Eau, biosignature et éclair : ce que nous a appris le rover Perseverance après cinq ans sur Mars

Source: The Conversation – France in French (2) – By Agnès Cousin, Astronome adjoint, Responsable scientifique de SuperCam, IRAP, Centre national d’études spatiales (CNES); Université de Toulouse

Depuis cinq ans, le rover Perseverance nous en apprend plus sur la géologie de Mars, et ainsi sur les anciennes conditions de la Planète rouge. Aurait-elle pu abriter la vie par le passé ? Les études se succèdent, la dernière en date venant de sortir en mars 2026. On dresse le bilan des découvertes permises par SuperCam, l’un des instruments principaux du rover.

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Le 18 février 2026, nous avons fêté les cinq ans de l’atterrissage du rover Perseverance sur Mars, dans le cratère de Jezero. À la suite du succès du précédent rover Curiosity, qui explore toujours la Planète rouge depuis son atterrissage en août 2012, la Nasa a lancé la mission « Mars 2020 ». Après plus de six mois de voyage, Perseverance se pose sur Mars avec en son bord de nombreux instruments, dont le nôtre, appelé SuperCam. C’est le début d’une nouvelle ère d’exploration martienne : la recherche de potentielles traces de vie ancienne et la collecte d’échantillons qui devraient un jour revenir sur Terre !

Bien sûr, nous nous intéressons aussi à la géologie et au climat de Mars. Le cratère Jezero n’a pas été sélectionné par hasard comme site d’atterrissage : les observations orbitales y montrent un ancien delta de rivière très bien préservé, ainsi que des signatures de carbonates, des minéraux qui se forment lorsque des roches interagissent avec de l’eau et du CO₂. Ce sont donc de précieux témoins des conditions qui régnaient lors de leur apparition sur Mars. Ces observations orbitales démontrent donc que l’eau a joué un rôle important dans l’histoire de ce site.

Sur Terre, les environnements des lacs et des deltas sont aussi les meilleurs pour piéger et préserver des molécules organiques, qui se retrouvent mélangées aux sédiments très fins transportés par la rivière, puis enfouies dans le delta où ils se déposent. Le site de Jezero fournit donc l’enregistrement d’un environnement passé propice à la conservation de molécules organiques et est, de ce fait, un bon endroit pour chercher des conditions favorables à l’émergence de la vie.

Durant les trois premiers mois de la mission, chacun des instruments et des sous-systèmes du rover ont pu se mettre en marche et commencer à fournir de précieuses informations. En particulier, cette période est marquée par le premier vol historique du drone Ingenuity, le 19 avril 2021. Ce démonstrateur technologique a prouvé la faisabilité de vols motorisés dans l’atmosphère ténue de Mars, ouvrant alors une nouvelle dimension de l’exploration martienne.

Explorer le fond d’un ancien lac martien

Parmi les sept instruments embarqués par Perseverance, on trouve SuperCam, qui constitue la « tête » du rover. Il a été développé en collaboration entre la France et les États-Unis. Cet instrument combine plusieurs spectromètres, des appareils capables d’analyser la composition chimique et minéralogique de la surface de Mars. En plus des spectromètres, SuperCam embarque une caméra, afin de documenter le contexte géologique des lieux où sont réalisées les analyses, et un microphone, qui permet d’étudier l’atmosphère de Mars. En France, nous sommes 13 instituts impliqués dans cette aventure martienne.

Très rapidement après l’atterrissage, SuperCam a acquis un panorama d’une butte, nommée Kodiak, qui nous a permis de confirmer la nature du delta dans Jezero, à savoir qu’il est formé de sédiments charriés par une rivière se jetant dans un lac. Un tel système permet de reconstruire l’histoire passée de l’eau dans cette région. Ces observations nous ont montré que le niveau du lac fluctuait, mais qu’il s’agissait d’un lac fermé la plupart du temps, c’est-à-dire sans cours d’eau qui en ressort, contrairement à ce que les observations orbitales avaient suggéré auparavant.

Quinze mois plus tard, Perseverance est arrivé au pied du delta dont l’exploration a confirmé ces premières observations et a permis de mieux comprendre l’évolution du lac au cours du temps. Plus récemment, sur la bordure du cratère, SuperCam a découvert du quartz pour la première fois de manière certaine sur Mars ! Le quartz n’est pas rare lorsqu’il est observé dans une roche magmatique, du granite par exemple. Mais dans le cas de cette observation, le contexte est très différent, sans relation avec du volcanisme. Cette roche est probablement liée à un impact de météorite qui aurait facilité la circulation et la remontée d’eau chaude en fracturant la roche, créant un système hydrothermal et des conditions propices à la formation de quartz.

Entre la première photographie de Kodiak et l’arrivée au delta, la première campagne scientifique a débuté en juin 2021 en explorant deux types d’environnements géologiques du fond du cratère. Perseverance a d’abord trouvé des roches volcaniques. Pour se repérer sur Mars, les géologues donnent des noms informels aux zones étudiées. Ainsi la première formation de roches volcaniques a été appelée « Màaz ». Il s’agit d’une succession de coulées de lave à la surface. La seconde (appelée « Seítah ») correspond à un cumulât d’olivines, des roches constituées de gros grains obtenus en cristallisant un minéral, l’olivine, en profondeur sous la surface. Ces roches ont été très peu altérées par l’eau.

Les modèles suggèrent que ces deux environnements géologiques ne proviennent pas de la même source magmatique, mais de deux volcans différents ou de deux chambres magmatiques différentes sous un même volcan. Des échantillons de ces roches, s’ils reviennent sur Terre, nous permettront de dater ces terrains et de mieux comprendre leur mise en place par rapport à la formation du lac présent sur le site.

Mars, anciennement habitable, voire habitée ?

C’est en bordure de cet ancien lac que Perseverance a détecté, en 2024, les carbonates dont nous parlions plus haut, en grande quantité, confirmant les détections orbitales. Il est important de déterminer leur abondance in situ, car ces sédiments ont pu piéger le carbone de l’atmosphère, qui devait être plus épaisse dans le passé. L’analyse minutieuse de ces roches nous a permis de comprendre leur processus de formation : il s’agirait de roches magmatiques ayant longuement interagi avec l’eau du lac et du système hydrothermal, enrichie par le CO₂ dissout dans l’eau.

La prise en compte de ce processus dans le cycle du carbone martien donne une nouvelle perspective au devenir du carbone et de l’habitabilité passée de cette planète. En effet, la communauté recherchait jusque-là des carbonates similaires aux calcaires des anciens fonds océaniques terrestres. Or, comme nous l’avons vu, les observations de Perseverance montrent qu’un autre processus de formation des carbonates a eu lieu sur Mars. Il faut donc le prendre en compte pour étudier le cycle du carbone martien et son influence sur les conditions climatiques passées, lesquelles déterminent combien de temps l’eau a pu rester liquide à la surface de Mars, qui en est dépourvue aujourd’hui. La présence d’eau étant nécessaire pour rendre la planète habitable, c’est ce qui rend cette découverte importante.

C’est d’ailleurs dans le même secteur, dans la vallée de l’ancienne rivière se déversant dans le lac, que Perseverance a détecté des traces potentielles de biosignatures. La présence simultanée de matière organique et de phosphate et sulfure de fer rappelle des réactions chimiques qui, sur Terre, sont parfois utilisées par les microorganismes dans des processus biologiques. Seule l’analyse sur Terre de ces échantillons pourra trancher sur l’origine de ces composés et répondre à la question de l’habitabilité passée de Mars.

Une étude récente, menée grâce au radar à bord du rover, a pu mettre en évidence la présence d’un environnement fluvial enfoui sous le delta actuel, démontrant que de l’eau circulait déjà il y a plus de 3,7 milliards d’années. Ces observations sont particulièrement importantes pour l’habitabilité passée de la planète et les recherches de biosignatures anciennes.

Écouter l’atmosphère sur une autre planète

Perseverance, depuis cinq ans, a aussi scruté l’atmosphère martienne. SuperCam et un autre instrument, MastCam-Z ont observé une aurore diffuse, comme une aurore boréale, mais qui ne se limite pas aux pôles, pour la première fois depuis la surface martienne. Mais c’est le microphone de SuperCam qui s’est nous a permis de sonder l’atmosphère de la planète, en dressant pour la première fois le paysage sonore martien. Ces écoutes permettent de déduire des propriétés importantes de l’atmosphère comme la vitesse du son qui varie selon la nature de l’atmosphère. Les bruits enregistrés sont aussi sensibles à la turbulence atmosphérique, ce qui permet d’étudier ces petits flux d’air proche de la surface.

Toujours grâce au microphone, nous avons récemment pu mettre en évidence des décharges électriques, de sortes de petits éclairs qui apparaissent dans des tourbillons qui soulèvent la poussière dans l’atmosphère. Cette détection permet d’apporter de nouvelles informations, car la dynamique des poussières dans l’atmosphère influe sur sa température et donc sur le climat. Ces petits éclairs pourraient aussi jouer un rôle insoupçonné dans la chimie atmosphérique et à la surface, par exemple en interagissant avec les composants chlorés pour former de nouvelles molécules, ou en cassant certaines molécules déjà existantes.

Après 43 km parcourus, et près de 1 500 roches martiennes analysées par SuperCam, Perseverance est désormais sorti du cratère de Jezero et explore sa bordure. Cette région expose des terrains vieux de plus de 3,8 milliards d’années, c’est-à-dire antérieurs à l’impact qui a formé le cratère, voire même à la formation du grand bassin régional Isidis dans lequel il se trouve. Ces roches sont les plus anciennes jamais étudiées in situ par un rover martien et offrent donc une fenêtre unique sur les premiers millions d’années de l’histoire de Mars. Les analyses en cours devraient révéler les conditions environnementales qui régnaient sur la planète rouge à cette époque reculée. Jezero tient bien ses promesses en termes de richesses des terrains, et de nombreuses découvertes nous attendent encore !

Agnès Cousin a reçu des financements du CNES, pour le projet Mars2020/SuperCam. Son laboratoire de recherche (IRAP) a aussi pour tutelle l’université de Toulouse et le CNES.

Olivier Gasnault a reçu des financements du CNES pour le projet Mars2020/SuperCam ; il est salarié du CNRS. Son laboratoire de recherche (IRAP) a aussi pour tutelle l’université de Toulouse.

Magali Bouyssou et Valérie Mousset ne travaillent pas, ne conseillent pas, ne possèdent pas de parts, ne reçoivent pas de fonds d’une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n’ont déclaré aucune autre affiliation que leur poste universitaire.

– ref. Eau, biosignature et éclair : ce que nous a appris le rover Perseverance après cinq ans sur Mars – https://theconversation.com/eau-biosignature-et-eclair-ce-que-nous-a-appris-le-rover-perseverance-apres-cinq-ans-sur-mars-277423