Par Lucie VEILLE
Quatrième planète de notre système solaire, Mars est devenue après la Lune, le prochain astre à conquérir pour l’humanité. La planète rouge est au cœur des missions d’exploration du Système solaire des principales puissances spatiales. Depuis le début des années 60, plus de quarante sondes, orbiteurs et atterrisseurs ont été envoyés vers la planète. La principale raison de cet intérêt est le fait que Mars a sans doute connu par le passé des conditions favorables à l’apparition de la vie.
Cette planète a également été un des enjeux majeurs de la course à l’espace où s’affrontaient les États Unis et l’URSS pendant la Guerre froide. C’est d’ailleurs l’URSS qui va parvenir à poser en premier un atterrisseur (Mars 3) en 1971, mais ce dernier ne survivra qu’une vingtaine de secondes. En 1976, les États Unis de leur côté, vont mener à bien leur programme Viking en posant deux atterrisseurs qui vont être les premiers à fournir un grand nombre d’informations sur la planète.
Depuis, plusieurs missions se sont succédées afin d’en savoir plus sur cette mystérieuse planète rouge aux caractéristiques proches de notre planète bleue. On peut notamment citer les missions les plus récentes comme l’envoi des rover Curiosity (2012) et Perseverance (2020) qui ont permis la collecte de nombreuses données mais aussi la diffusion de clichés insolites de Mars (figure 1).
Dans cet objectif d’exploration, l’US Geological Survey (USGS) a publié en 2014 la carte géologique de Mars (en tête de ce billet), qui reste à ce jour la carte la plus détaillée de la planète. Grâce aux données de quatre satellites, cette carte situe avec précision les volcans, cratères, zones vallonées et montagnes. Elle est le résultat de 16 années de travail acharné des scientifiques de l’USGS et du Mars Space Flight Facility, de l’Université d’Arizona.
Acquisition des données
Parlons technique ! Comment des données géologiques d’une telle précision ont-elles pu être collectées sur une planète se situant à plus de 62 millions de kilomètre de la nôtre ?
Pour commencer, cette carte géologique de Mars compile les données récoltées depuis quatre satellites évoluant en orbite autour de Mars : Mars Global Surveyor, Mars Odyssey, Mars Express et Mars Reconnaissance Orbiter. Ces satellites ont permis l’acquisition de nombreuses informations ayant des caractéristiques et des précisions différentes suivant leurs objectifs et leurs technologies embarquées.
La technologie d’acquisition d’images satellitaires qui a le plus contribué à la collecte de données sur la composition géologique de Mars est celle positionnée sur le satellite Mars Odyssey (figure 2). Ce satellite permet l’acquisition d’images thermiques nocturnes appelées THEMIS (figure 3). Ce système d’imagerie par émission thermique, observe les réflexions visibles et infrarouges de la surface martienne pour établir une carte montrant l’emplacement des différentes concentrations de minéraux et leur relation avec divers reliefs. La résolution de ce système d’imagerie satellitaire thermique est de 18 mètres par pixel dans le spectre du visible et de 100 mètres par pixel pour les images infrarouges. C’est en partie la compilation de 20 000 de ces images qui a permis de créer la carte des propriétés de la surface de Mars la plus précise jamais réalisée.
Figure 2. (à g.) Satellite Mars Odyssey placé en orbite autour de Mars en 2002. Source : Wikipédia.
Figure 3. (à. d.) Première image THEMIS de Mars. Source : NASA.
Lecture de la carte
Une lecture plus détaillée et guidée de cette carte s’impose puisque les données représentées ont permis de mettre à jour un grand nombre de nouvelles informations sur Mars. Pour cela, n’hésitez pas à télécharger l’intégralité de la carte géologique ici (fichier pdf) afin de pouvoir en appréhender tous les détails, mais aussi la légende bien particulière.
Toutes les parties colorées qui composent cette carte représentent des zones de croûte qui se sont formées à différentes époques et selon différents processus. Pour commencer, les zones en marron foncé ont permis aux scientifiques de réaliser que Mars est bien plus vieille que ce que l’on pensait puisque ces zones sont âgées de plus de quatre milliards d’années ! Les zones polaires sont dans les tons bleus. On peut clairement identifier la zone verte de l’hémisphère nord qui représente des plaines de basse altitude (entre -6 000 et -8000 m d’altitude, voir la carte topographique en figure 4). Les scientifiques estiment que ces plaines sont couvertes de sédiments qui étaient autrefois des rivières et des lacs martiens. Les zones volcaniques plus au sud sont dans les tons de rouges et violets et la multitude de zones circulaires jaunes représentent des cratères d’impact.
D’autre part, la planète Mars se caractérise par une opposition très nette entre l’hémisphère nord constitué de vastes plaines lisses, et l’hémisphère sud formé de plateaux riches en cratères d’impacts. L’hémisphère nord est entre 1 km et 3 km moins élevé que l’hémisphère sud. Cette “dichotomie” serait apparue il y a environ 4 milliards d’années. Les géophysiciens hésitent aujourd’hui entre deux théories pour expliquer cette coupure : l’une est liée à la dynamique interne de la planète (au niveau du manteau et tectonique des plaques), et l’autre à un ou plusieurs grands bombardements qui auraient entraîné la fusion des terrains de l’hémisphère nord.
Enfin, cette carte montre quelques formations géologiques remarquables parmi lesquelles on peut citer le plus grand cratère d’impact de Mars : Hellas Planitia (au Sud-Est). Ce dernier fait environ 2 200 km de diamètre et 9,5 km de profondeur. On retrouve également à l’Ouest le plus grand canyon du Système solaire appelé Valles Marineris qui atteint 8 km de profondeur et 3 000 km de long (figure 5). Pour comparaison, le Grand canyon en Arizona (Etats-Unis) fait au maximum 1,8 km de profond et 800km de long…
Utilisations de cette carte géologique
Grâce à cette carte, les astronautes sont en mesure de mieux apprécier le terrain pour l’atterrissage des futures missions martiennes. « La carte permettra aux chercheurs de mieux évaluer les sites potentiels d’atterrissage pour les futures missions qui nous aideront à mieux comprendre l’histoire de la planète. Elle offrira un contexte géologique pour les scientifiques pendant des années », conclut ainsi Suzette Kimball, directrice de l’USGS, lors de la publication de la carte en 2014. Pour citer un exemple récent, l’USGS a fourni à la NASA en 2020 une version plus détaillée de la zone géographique où se situe le cratère d’impact Jezero afin de localiser le site d’atterrissage du rover Persévérance (figure 6). Vous pouvez télécharger la totalité de cette carte à l’aide de ce lien ici. Ce fichier comprend également d’autres informations comme des élévations de terrain.
Cette carte géologique détaillée pourrait également permettre des avancées dans les recherches concernant les missions habitées de la planète rouge… Affaire à suivre…
Si l’envie vous prend de cartographier Mars, l’USGS a mis à disposition du grand public ses données sur son site dédié à l’étude des planètes de notre Système solaire !
Pour finir, cette vidéo de l’USGS est une visualisation dynamique de la carte géologique de Mars sur un globe 3D. Elle permet d’appréhender l’emprise des différentes couches géologiques sans la déformation du système de projection en 2D.
Modérateurs : Lucas CELLIER et Eliezer IRA
Sources :
USGS, Mars Geological Map.https://pubs.usgs.gov/sim/3292/pdf/sim3292_map.pdf
USGS, Geological mapping. Consulté le 20 octobre 2021. https://www.usgs.gov/products/maps/geologic-maps
USGS, NASA, Planetary mapping. Consulté le 20 octobre. 2021.https://planetarymapping.wr.usgs.gov/
« La carte de Mars la plus détaillée jamais réalisée ». Consulté le 21 octobre .https://www.huffingtonpost.fr/2014/07/21/carte-mars-plus-precise-detaillee_n_5604791.html
“Big Pic: A Planet-Wide Map Of Martian Geology”. Consulté le 21 octobre. https://www.popsci.com/article/technology/big-pic-planet-wide-map-martian-geology/?dom=PSC&loc=recent&lnk=2&con=big-pic-a-planetwide-map-of-martian-geology
« Conquête de Mars : découvrez notre rétrospective en images ». Consulté le 21 octobre. https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/astronautique-conquete-mars-decouvrez-notre-retrospective-images-61976/
« Que sait-on de Mars ». Consulté le 21 octobre. https://www.stelvision.com/astro/que-sait-on-de-mars/
NASA, Mars Odyssey, Mission instrument THEMIS .https://mars.nasa.gov/odyssey/mission/instruments/themis/
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