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SAMPLE ANALYSIS AT MARS GC

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Edition 25 février 2014


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L'exo/astrobiologie et Mars

La mission Mars Science Laboratory

L'expérience Sample Analysis at Mars (SAM)

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La recherche de vie sur Mars

Mars est aujourd'hui considéré comme l'objet du système solaire, en dehors de la Terre, ayant le plus de chance d'avoir abrité la vie, voire de l'héberger encore aujourd'hui. En effet, même si aucune forme de vie "évoluée" n'est aujourd'hui visiblement présente à sa surface, les conditions passées de Mars ont du être proches de celles de la Terre lorsque la vie y est apparue (il y a environ 3,5 à 4 Gans). Par conséquent, la vie a pu apparaitre sur Mars à la même époque et a pu, par la suite, soit disparaitre compte tenu de la dégradation des conditions environnementales (disparition de l'eau liquide, disparition de l'atmosphère...), soit se réfugier dans des niches écologiques (sous-sol de Mars, intérieur des roches...) pour y survivre jusqu'à aujourd'hui. Evidemment, ces organismes ne peuvent être très évolués et doivent subsister, si ils existent, sous forme bactérienne. Mars apparait donc comme la cible privilégiée pour la recherche d'une forme de vie extraterrestre, présente ou passée, et une telle découverte permettrait, entre autre, de prouver que la Terre n'est pas le lieu unique où existe la vie.

Mars

L'exploration in situ et la mission Mars Science Laboratory (MSL)

Compte tenu de l'absence de forme de vie "évoluée" à la surface de Mars, qui serait observable par des méthodes d'observation à distance (téléscope), la recherche de vie présente ou passée nécessite l'exploration "in situ" de la surface et du sous-sol, c'est à dire l'envoi de robots, voire d'astronautes, pour rechercher des signes de cette vie dans le sols. Jusqu'à maintenant, seuls des robots automatiques sont envoyés sur la planète rouge, et la recherche de vie a débuté à la fin des années 1970 avec les missions Viking de la NASA. Ces missions n'ayant pas réussi à mettre en évidence des indices de présence de vie, cette recherche s'est arrêtée au bénéfice de l'investigation géologique de la planète. Cependant, l'avancée des recherches scientifiques depuis les missions Viking ont permis de  mettre en évidence que la vie pouvait  toujours exister sur Mars dans des niches écologiques sous forme de bactéries. De plus, il est également possible que la vie ait émergé sur Mars et ait pu disparaitre, faute de conditions favorables (disparition de l'eau liquide, disparition de l'atmosphère...). C'est pour cette raison que l'exploration de Mars à vocation exo/astrobiologique a été relancée ces dix dernières années, et il y a aujourd'hui deux missions spatiales planifiées pour rechercher la vie sur Mars: la mission Exomars de l'agence spatiale européenne (ESA) et la mission Mars Science Laboratory (MSL) de l'agence spatiale américaine (NASA). Cette dernière est la plus avancée en terme de préparation puisqu'elle doit être lancée fin 2011 alors qu'Exomars est aujourd'hui programmée pour 2018.

Cette mission s'effectuera dans la fililation de la fantastique mission Mars Exploration Rover (MER) qui a pour vocation une exploration géologique de la surface de Mars et qui fournit toujours d'extraordinaires clichés et informations sur la surface de Mars. La mission MSL sera constituée d'un rover (robot mobile) appelé Curiosity qui embarquera une série d'instruments spécifiquement dédiés à caractériser l'environnement de la surface de Mars (atmosphère, minéralogie du sol, géologie...), mais également à trouver des traces directes et indirectes de formes de vie. Ces instruments effectueront l'analyse d'échantillons prélevés sur tous les terrains explorés par le rover durant l'année martienne (environ deux années terrestres) que doit durer la mission. Cette mission, tout comme Exomars, vise également à préparer les missions habitées qui devraient être envoyées sur la planète rouge dans les décennies à venir, en fournissant des informations importantes sur l'environnement martien.

Viking lander
Photo de la surface de Mars au site d'atterrissage  de la mission Viking 1 en 1977 (Crédits NASA)

L'expérience Sample Analysis at Mars (SAM)

L'expérience Sample Analysis at Mars (SAM) est la plus grosse expérience embarquée dans le rover MSL. Elle est sous la responsabilité du Goddard Space Flight Center de la NASA (NASA/GSFC, Washington, USA) et elle est composée de trois instruments analytiques complémentaires qui sont destinés à fournir la composition chimique (moléculaire, élémentaire et isotopique) de l'atmosphère et de la surface de Mars. Ces instruments sont: i) un spectromètre de masse développé par les centre de la NASA/GSFC; ii) un spectromètre à absorption  laser  (TLS) développé par le Jet Propulsion Laboratory de la NASA (JPL, Passadena, USA); iii) un chromatographe en phase gazeuse (GC) développé conjointement par le Laboratoire des Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS, Paris, Fr.) et le Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques (LISA, Paris, Fr.) sous l'égide du Centre National d'Etudes Spatiales (CNES), l'agence spatiale française.

Schema sample analysis at mars

Cet ensemble instrumental est essentiellement dédié à la recherche d'indices possibles de vie passée sur Mars, ou d'une activité prébiotique, principalement par la recherche et la caractérisation des molécules organiques (molécules nécessaires à la vie telle que nous la connaissons) qui peuvent se trouver dans le sol de Mars. Des indices indirects d'une telle présence de vie seront également recherchés, tantt dans les minéraux composant le sol de Mars que dans les espèces chimiques de son atmosphère. En particulier, SAM devrait également permettre de révéler la présence de méthane et son origine alors qu'il a été peut être récemment détecté à partir d'observations à distance qui sont aujourd'hui débattues dans la communauté scientifique.




Représentation de la suite intrumentale SAM