Curiosity rover

Curiosity analyse des sédiments
fluviaux et lacustres
Nicolas Mangold, Stéphane Le Mouélic, Marion Nachon,
Laetitia Ledeit
The Curiosity rover has ten instruments devoted to the understanding of ancient
sediments. The ChemCam instrument analyzes the composition of rocks thanks to its
laser, spectrometer and imager. Its initial results show the presence of hydrous minerals
inside fluvially-deposited conglomerates. The rover then crossed outcropping sediments
including fine-grained grayish sediments interpreted to be of lacustrine origin. These
sediments contain clay minerals, and light-toned veins for which the composition obtained
by ChemCam indicates calcium sulfates such as gypsum. The overall results from the
rover instruments indicate a past habitable environment with all chemical conditions and
elements necessary for life to develop, if it ever formed.
Le rover Curiosity est le plus gros des
rovers de la NASA. Il embarque dix
instruments qui vont analyser la surface
de Mars. L’instrument ChemCam (Fig.
1) est fabriqué en partie à Toulouse (à
l’IRAP et au CNES) et à Los Alamos
sous la responsabilité de Roger Wiens
(LANL) et Sylvestre Maurice (IRAP
Toulouse). Il comporte un laser, un
spectromètre et un imageur [1]. Le laser
focalise la lumière et chauffe la roche à
près de 10 000°C ce qui la transforme
en plasma dont la lumière est analysée
par les spectromètres. L’imageur RMI
(Remote Micro-Imager) est co-aligné ce
qui permet d’observer le point d’impact
du laser et la texture de la roche [2].
Les premiers résultats ont été obtenus
lors des premières centaines de mètres
de traversée lorsque des conglomérats,
c’est-à-dire de dépôts sédimentaires
avec des galets, ont été analysés par le
rover. Ces conglomérats contiennent
des galets souvent arrondis, parfois
imbriqués,
typiques
d’écoulements
fluviaux [3]. ChemCam y a notamment
identifié un ciment hydraté riche en fer
qui pourrait contenir des minéraux
hydratés liés à une altération locale due
à l’eau. Il s’agit de la première roche
fortement hydratée qu’a rencontrée
ChemCam au cours de son trajet.
Fig. 1 : Image MAHLI du sommet du mat de
Curiosity où se situe ChemCam (boîte
blanche) dont on voit mirroir principal dans
lequel se reflète la surface martienne.
Fig. 1: MAHLI image of the Curiosity mast
with ChemCam at the top (in the white box)
showing the main mirror which reflects the
martian surface.
Par la suite, le rover à observer la
présence de sédiments lacustres sous
la forme de limon à grains fins (< 20
m) [4, 5]. ChemCam y a démontré la
présence de minéraux hydratés, en
particulier en analysant des veines
claires ayant remplies des fractures
postérieures à la cimentation des
sédiments (Fig. 2). La précision de
l’analyse de ChemCam a permis de
pointer le laser sur les veines et d’y
découvrir des phases minérales non
silicatées, en l’occurrence des sulfates
de calcium plus ou moins hydratés, que
l’on connait sur Terre sous le nom de
gypse, bassanite et anhydrite [6, 7]. Ces
sulfates de calcium tracent les fluides
qui ont précipités dans les fractures
montrant une origine distincte des
sédiments qui eux ne contiennent pas
beaucoup de soufre.
dans les fractures. Ce site a été déclaré
potentiellement habitable par des
bactéries [4], il y a 3.5 milliard d’années,
en raison de la concomittance d’eau
liquide, d’éléments chimiques clefs (C,
H, N, O, P, S) et à divers degrés
d’oxydo-réduction (par exemple sulfure
et sulfates). La recherche de matière
organique est toujours en cours.
Collaborations
S. Maurice, O. Gasnault, O. Forni, P.Y.
Meslin (IRAP Toulouse)
R. Wiens (LANL-Los Alamos)
J. Grotzinger (Caltech/JPL)
ChemCam team, MSL team
Références associées
1- Maurice, S., et co-auteurs, 2012. The
ChemCam Instrument suite on the Mars
Science Laboratory (MSL) Rover: Science
objectives and Mast Unit Description, Space
Science Reviews, 170 (1-4), 95-166.
2- Le Mouélic et al., et co-auteurs, 2014.
First results from the ChemCam Remote
Micro-Imager, Icarus, in press.
3 - Williams, R. M. E., et co-auteurs, 2013.
Martian Fluvial Conglomerates at Gale
Crater, Science, 340, 1068-1072, DOI:
10.1126/science.1237317.
Fig. 2 : Image ChemCam/RMI de veines
claires composées de sulfates de calcium
Fig. 2: ChemCam/RMI image of light-toned
calcium sulfate veins.
Le rover a utilisé dans ces sédiments
son outil de carottage pour la première
fois. L’instrument CheMin a permis de
découvrir environ 20% de smectites
(des minéraux argileux) présents dans
les sédiments fins [5]. Les minéraux
argileux sont interprétés comme liés
aux
circulations
d’eau
lors
de
l’enfouissement précoce, antérieur aux
circulations ayant précipités les sulfates
4- Grotzinger J. P., et co-auteurs, 2013. A
Habitable Fluvio-Lacustrine Environment at
Yellowknife Bay, Gale Crater, Mars,
Science, 10.1126/science.1242777
5- McLennan, S. M et co-auteurs, 2013.
Elemental Geochemistry of Sedimentary
Rocks in Yellowknife Bay, Gale Crater,
Mars. Science, 10.1126/science.1244734
6- Nachon M. et co-auteurs, Calcium sulfate
veins characterized by the ChemCam
instrument at Gale Crater, Mars, JGRPlanets, in press.
7- Mangold N. et co-auteurs, 2014.
Chemical variations inside the Yellowknife
Bay sediments, JGR-Planets, in press.