Une mission livrera la roche et le sol de Mars aux laboratoires sur Terre dans les années 2030. Mars Sample Return (MSR) est dirigé par la NASA avec la participation de l'Agence spatiale européenne (ESA). La mission permettra aux scientifiques d'utiliser les meilleurs instruments de laboratoire sur Terre pour déterminer si Mars a accueilli la vie microbienne il y a des milliards d'années.
Alors, qu'arrivera aux échantillons une fois arrivés sur Terre?
La persévérance du Rover de la NASA a déjà fait le travail acharné de la collecte des échantillons. Le Rover explore un emplacement martien connu sous le nom de Jezero Crater depuis l'atterrissage en février 2021. En cours de route, il a utilisé son exercice pour extraire les noyaux – des échantillons cylindriques de roche – des roches martiennes, les déposant dans des tubes d'échantillon sur le sol du cratère.
On pense que les niveaux actuels de rayonnement cosmique à la surface martienne sont trop élevés pour que la vie survit là-bas. Cependant, les conditions ont peut-être été plus accueillantes pour la vie il y a des milliards d'années, et ce sont ces traces potentielles de la vie ancienne que la persévérance a été conçue pour rechercher.
En septembre 2023, un comité d'examen indépendant a révélé que le budget et le calendrier de MSR étaient « irréalistes » et ont déclaré que cela retarderait le lancement de la mission au-delà de 2028. Cela a conduit la NASA à rechercher des approches alternatives pour effectuer la mission.
L'agence spatiale a lancé un appel à des idées de l'industrie et étudie actuellement deux propositions. Mais en termes de mécanique générale, quelque chose – un rover ou un petit hélicoptère – aura besoin de collecter les tubes d'échantillon et de les livrer à un véhicule. Ce véhicule explosera ensuite à la surface de Mars.
Une capsule, transportant ces échantillons martiens, entrera finalement dans l'atmosphère de la Terre et se parachute dans un établissement gouvernemental de l'Utah, aux États-Unis. Tout cela devrait se produire dans les années 2030.
Une fois en toute sécurité sur Terre, les échantillons de Jezero Crater seront analysés à l'aide d'instruments sensibles qui sont trop grands et complexes pour envoyer un rover à Mars. C'est l'essence de MSR: Afin d'identifier sans ambiguïté toute trace de la vie martienne ancienne, les scientifiques devront effectuer plusieurs expériences et reproduire les résultats.
En d'autres termes, des équipes scientifiques distinctes et indépendantes devront montrer qu'elles peuvent obtenir les mêmes résultats de ces expériences.
La communauté scientifique fait encore de nouvelles découvertes avec les 380 kg de roche et de sol de la lune qui a été livrée à la Terre par les six missions Apollo il y a plus de 50 ans. À l'ère Apollo, les scientifiques ont dû élaborer un plan pour garder les échantillons de lune vierges, afin de les préserver pendant des générations de scientifiques à étudier.
Leur solution était de les mettre dans des boîtes à gants: des conteneurs scellés qui permettent aux utilisateurs de manipuler le contenu via de longs gants qui s'étendent de l'extérieur vers l'intérieur de la boîte. Ces boîtes à gants contiennent des gaz azotés secs qui protègent contre les changements chimiques dans les échantillons. Cela a bien fonctionné pour les rochers de la lune; Les échantillons Apollo 11-17 peuvent être vus et étudiés au Johnson Space Center de la NASA à Houston aujourd'hui.
Un plan plus difficile sera nécessaire pour environ 500 g de roche et de sol martiens soigneusement sélectionnés. Les installations dans lesquelles ils sont finalement stockés devront contrôler soigneusement des facteurs tels que l'humidité et la température. Ils devront également empêcher les échantillons d'être contaminés par des microbes terrestres.
Les exigences de gestion des échantillons martiennes sont décidées par une organisation appelée le Comité de la recherche spatiale (COSPAR). Selon les directives COSPAR, MSR est défini comme une mission de retour en terre restreinte de catégorie V.
Bien que les scientifiques ne s'attendent généralement pas à ce que les échantillons martiens contiennent la vie actuelle, les exigences signifient que les échantillons seront traités comme s'ils le font jusqu'à ce que la possibilité soit exclue. COSPAR déclare: « Un programme de détection de vie et de tests de biohazard, ou un processus de stérilisation éprouvé, devrait être entrepris comme une condition préalable absolue à la distribution contrôlée de toute partie de l'échantillon. »
Ainsi, une partie importante de la planification MSR est la conception et la construction d'un échantillon de réception (SRF), un bâtiment où les analyses initiales de la roche et du sol ont lieu. Les travaux seront menés en vertu des règles de biocontagement strictes, ce qui signifie que les scientifiques utiliseront des équipements et suivront les procédures généralement déployées dans certains des laboratoires les plus sécurisés au monde, conçus pour étudier les bactéries et les virus nocifs, tels que le virus Ebola et Marburg. Cette situation persistera jusqu'à ce qu'une «évaluation de la sécurité des échantillons» ait eu lieu.
Cette évaluation de la sécurité déterminera si les échantillons peuvent être étudiés à des niveaux inférieurs de confinement biologique. Ce n'est qu'après cette étape et une autre appelée «caractérisation de base», où les scientifiques réalisent une étude initiale des minéraux et de la chimie des roches, les échantillons seront progressivement libérés à la communauté scientifique plus large.
Un problème pour la mission est la complexité et le coût du SRF, qui devrait atteindre des centaines de millions de dollars ou des euros. Cela est dû en grande partie à la nécessité non seulement de se conformer aux règles COSPAR, mais aussi d'incorporer la gamme de microscopes et de spectromètres nécessaires aux analyses.
Une grande partie de la raison des retards dans la livraison du programme global MSR est réduit, il y a donc actuellement une pression pour réduire le prix. Dans ce contexte, la NASA et l'ESA ont convoqué une équipe de définition de mesure, un panel de scientifiques qui détermineront quelles analyses sont nécessaires au sein du SRF. Le rapport résultant sera publié sous peu.
En parallèle, un programme de travail pour concevoir et construire de nouvelles technologies pour MSR qui permet à la fois un confinement biologique et une analyse des minéraux dans des échantillons martiens. L'ESA, avec la collaboration de la NASA, finance la conception de chambres sécurisées appelées armoires d'isolateur multi-barrières, à l'intérieur duquel le rocher martien et le sol peuvent être étudiés.
Ces armoires incorporeront également la gamme de différents instruments scientifiques nécessaires pour l'étape de caractérisation de base. Ceux-ci pourraient inclure des microscopes puissants et un spectromètre Raman.
La combinaison des exigences de confinement et d'analyse de cette manière a le potentiel non seulement de réduire le temps nécessaire avant que les échantillons ne puissent être libérés dans la communauté scientifique, mais aussi pour réduire considérablement les coûts de la SRF et ainsi aider le programme MSR global.
