Pourquoi Mars est devenue le nouvel horizon de la conquête spatiale

"Etudier des échantillons du sol de Mars, c'est le Graal des planétologues !" François Forget, chercheur du CNRS au Laboratoire de météorologie dynamique, ne cache pas son enthousiasme alors que la mission américaine Perseverance doit atterrir sur la planète rouge, jeudi 18 février. Elle sera la troisième à atteindre Mars en une semaine, après celles des Emirats arabes unis et de la Chine. Ces arrivées groupées sont en partie liées au calendrier : les trois pays ont profité de la même fenêtre de lancement, quand les deux planètes sont les plus proches (ce qui ne se produit que tous les 26 mois).

Mais il n'y a pas que les planètes qui sont alignées : les ambitions politiques et les intérêts scientifiques le sont aussi. Franceinfo vous explique pourquoi tous les yeux se tournent vers Mars en ce début d'année 2021.

Mieux connaître la planète (et son histoire)

Les trois missions qui arrivent sur la planète rouge ont des objectifs scientifiques différents. Première sur place, la sonde émiratie Hope s'est placée en orbite mardi 9 février, pour étudier le climat martien. "Elle va mesurer la température, observer les poussières, les nuages et aussi bien la basse que la haute atmosphère", liste François Forget.

"Jusqu'ici, les sondes regardaient Mars de très près. Hope a une orbite différente, plus éloignée, qui va permettre d'avoir une vue d'ensemble et de mieux comprendre le climat martien."

François Forget, astrophysicien

à franceinfo

La Nasa prévoit de son côté de poursuivre le travail de Curiosity avec son rover Perseverance. "C'est un robot géologue qui va notamment étudier la nature des roches", explique François Forget. Ce travail sera effectué par SuperCam, un instrument développé par l'équipe de Sylvestre Maurice à l'Institut de recherche en astrophysique et planétologie (Irap). "C'est un peu le couteau suisse de Perseverance, résume l'astrophysicien. Il dispose de plusieurs outils dont un laser, grâce auquel on va pouvoir faire des analyses à plusieurs mètres de distance, mais aussi prendre des photos." SuperCam est aussi muni d'un micro, ce qui permettra pour la première fois d'enregistrer "les sons martiens".

De son côté, la mission chinoise est "extrêmement ambitieuse sur le plan technologique", selon François Forget. Tianwen-1 doit en effet réaliser en une fois ce que les Américains ont fait en plusieurs étapes : mettre une sonde en orbite autour de la planète (objectif atteint mercredi 10 février), y poser un atterrisseur et y déployer un rover pour étudier les sols. Ces deux dernières étapes auront lieu vers le mois de mai, le temps pour la Chine de cartographier Mars. "Les instruments embarqués ne sont pas innovants, mais cette mission va permettre d'avoir de nouvelles images en haute définition de la planète et d'obtenir de nouvelles données au sol, en explorant une zone où nous ne sommes pas encore allés", poursuit le planétologue du CNRS.

Toutes ces nouvelles données, combinées aux autres programmes déjà déployés sur Mars, doivent permettre aux scientifiques de mieux comprendre l'histoire de la planète. "On sait qu'il y a 3,5 milliards d'années, l'atmosphère de Mars était chaude et humide, avec des lacs et des rivières. Mais on ne comprend pas bien comment ce climat primitif a pu exister", indique François Forget. "A partir de l'atmosphère actuelle, on essaie de remonter dans le temps pour comprendre ce qu'il y avait avant, ajoute Francis Rocard, responsable des programmes d'exploration du système solaire au Centre national d'études spatiales (Cnes). Il n'existe pas de consensus à ce sujet et c'est tout l'objectif de ces missions."

Chercher des traces de vie

C'est l'objectif le plus excitant de la mission Perseverance. "Curiosity a démontré l'habitabilité de Mars. Maintenant, on va y chercher des traces de vie", synthétise Sylvestre Maurice, astrophysicien à l'Irap (CNRS, université Toulouse III, Cnes). Mais ne vous attendez pas à la découverte de fossiles. "On parle de traces remontant à 3,5 milliards d'années, donc d'une forme de vie très simple, comme des bactéries", détaille le planétologue. Il s'agira par ailleurs de détecter des "signes indirects" de vie : "des signatures que le biologique a laissées dans le minéral", par exemple certains "traceurs chimiques".

"Une partie de ces observations peuvent être faites sur place par le rover, mais ce ne sera jamais aussi précis que ce que l'on peut faire sur Terre", poursuit Sylvestre Maurice. Perseverance est ainsi chargé de récupérer des échantillons du sol martien. "Il va prélever des carottes d'environ un centimètre de diamètre sur une dizaine de long, dans le cratère de Jezero, précise Francis Rocard. C'est un site intéressant car on y voit les traces d'un lac et du delta d'une ancienne rivière, il y aura donc des alluvions qui peuvent s'avérer essentielles dans la recherche de traces de vie anciennes."

Une fois ces prélèvements effectués, le rover va "enfermer hermétiquement les carottes dans des tubes et les laisser à deux ou trois endroits différents". Dans un second temps, les agences spatiales américaine et européenne (ESA) vont envoyer un deuxième rover sur Mars, baptisé Fetch ("attraper", en anglais). Il sera chargé de récupérer la trentaine de tubes et de les rapporter jusqu'à un petit lanceur, afin que cette précieuse cargaison soit expédiée vers la Terre. "Ce ne sera pas avant l'horizon 2030", prévient toutefois Francis Rocard.

Les planétologues "rêvent" de se pencher enfin sur ces précieux échantillons, constate François Forget. Pour l'astrophysicien, une éventuelle découverte de traces de vie ouvrirait de nouveaux horizons. 

"A terme, la question est de savoir si la vie ne peut naître que dans des conditions très spécifiques ou au contraire si elle apparaît dès qu'il y a de l'eau pendant longtemps."

François Forget, astrophysicien

à franceinfo

"C'est d'autant plus intéressant qu'on ignore encore comment on passe du non-vivant au vivant, quelles sont les étapes entre le minéral et le biologique", explique-t-il. Et si les prélèvements ne sont pas concluants ? "Ce ne sera pas une réponse claire : cela peut simplement signifier qu'on n'a pas cherché au bon endroit ou à la bonne profondeur, pointe Sylvestre Maurice. Nous n'arriverons peut-être pas à une conclusion dès cette mission, mais la valeur scientifique de ces échantillons restera conséquente."

Réaliser des ambitions géopolitiques

Si autant de missions arrivent en même temps sur Mars, c'est aussi du fait d'une "maturité politique", relève Sylvestre Maurice. "Les grandes puissances spatiales veulent prouver qu'elles peuvent y aller car c'est le défi le plus complexe à ce jour, poursuit-il. On arrive à une sorte d'apogée de l'exploration martienne et tout le monde veut en être."

Ces missions ont des motivations diverses selon les pays, souligne Isabelle Sourbès-Verger, géographe et directrice de recherche au CNRS. "Avec Perseverance, les Etats-Unis sont dans une logique de progrès continu : cela fait presque cinquante ans qu'ils mènent des missions martiennes, rappelle cette spécialiste des politiques spatiales. A terme, la perspective est celle d'un voyage habité, qui fait partie des images de conquête spatiale avec lesquelles on fait rêver les Américains depuis les années 1950."

La Chine, elle, est dans "l'affirmation très forte d'une ambition nationale". "Avec ses succès sur la Lune, elle a réalisé dans les années 2010 ce que les Etats-Unis et la Russie avaient fait dans les années 1970, poursuit Isabelle Sourbès-Verger. Elle veut désormais relever le défi martien avec ses technologies propres." Dans un contexte de guerre commerciale entre Pékin et Washington, les deux pays ne manqueront pas de mettre en avant leurs éventuels succès sur Mars pour affirmer leur fierté nationale, ajoute la géographe.

La mission émiratie est plus inattendue. Habituellement, les pays développent leurs propres instruments, leurs propres lanceurs, leurs propres bases. Les Emirats arabes unis, eux, se sont associés au Japon pour le lancement de la sonde Hope et avec des laboratoires américains pour les aspects scientifiques.

"La mission émiratie est inédite parce que ce pays n'est pas une puissance spatiale : c'est la première fois qu'une nation tente une mission prestigieuse et symbolique sans maîtriser toutes les technologies."

Isabelle Sourbès-Verger, géographe

à franceinfo

"Ce choix est motivé par le désir de construire une image positive du pays", expose la directrice de recherche au CNRS. La mise en orbite de Hope a ainsi marqué le cinquantième anniversaire de l'unification des Emirats. "Au-delà de cette date symbolique, il y a une véritable volonté de susciter des vocations scientifiques dans le pays et dans le monde arabe, assure le planétologue François Forget, qui contribue à la mission. Les Emirats veulent également s'inscrire dans la lignée des découvertes astronomiques du monde arabe, au Moyen Age. Autant de raisons pour lesquelles ils ont tenu à développer un projet avec une véritable complexité scientifique."

Et l'Europe dans tout ça ? La mission ExoMars, elle aussi censée décoller en 2020, a été repoussée de deux ans. Mais les scientifiques européens restent très impliqués dans les programmes en cours. Le Cnes a été associé à la conception de Hope. Et l'ESA sera notamment chargée de concevoir le robot Fetch, essentiel dans la deuxième étape de Perseverance. "Les avancées scientifiques reposent à la fois sur la compétition et sur la collaboration entre les chercheurs, rappelle Isabelle Sourbès-Verger. Cette émulation est particulièrement vraie dans l'exploration spatiale. Et on peut être certain que chaque pays saura en tirer des bénéfices, notamment médiatiques."

Préparer une potentielle mission habitée

Si ce n'est pas l'objectif principal des missions en cours vers Mars, la perspective d'un vol habité est dans beaucoup d'esprits. "Une fois qu'on est allé sur la Lune, il ne reste pas beaucoup d'autres endroits à explorer à proximité de la Terre", note Francis Rocard. Au-delà de la volonté politique d'être le premier pays à envoyer un humain sur la planète rouge, une telle mission a un fort intérêt scientifique. "Lorsque John Fitzgerald Kennedy a promis d'envoyer l'homme sur la Lune, ce n'était pas pour la science. Mais la Nasa, elle, a réfléchi à ce que pourraient faire les astronautes quand ils y seraient : s'en mettre plein les poches ! sourit le responsable des programmes d'exploration du système solaire au Cnes. Le résultat, c'est 380 kilos d'échantillons lunaires qui ont donné lieu à 12 000 publications scientifiques." Une mission habitée sur Mars permettrait donc d'approfondir les études actuelles, par exemple en forant "plus profond" pour chercher la présence d'eau liquide "et pourquoi pas la présence de vie actuelle".

Mais encore faut-il pouvoir laisser une équipe durant plusieurs mois sur la planète rouge, où les conditions sont difficiles. L'air y est constitué à 96% de CO2 et la température moyenne est de -63 °C, rappellent Les Echos. Les scientifiques planchent déjà sur certaines de ces problématiques, grâce à des instruments embarqués par Perseverance. Les études menées par le rover de la Nasa permettront de mieux connaître la toxicité des poussières de Mars pour l'être humain. Il comporte par ailleurs un outil expérimental chargé de fabriquer de l'oxygène*, baptisé Moxie.

Autre question : comment transformer la Lune en "point d'étape" pour les astronautes qui se dirigeraient vers Mars ? "L'objectif des Américains est de créer une station en orbite lunaire pour le ravitaillement en carburant, ce qui réduirait la masse, et donc le coût, du lancement depuis la Terre", détaille Francis Rocard.

"On s'interroge aussi sur la possibilité de fabriquer du carburant sur la Lune, ou de développer le nucléaire spatial pour réduire le temps de trajet jusqu'à Mars, qui serait aujourd'hui de six mois."

Francis Rocard, astrophysicien

à franceinfo

Il reste également à développer le vaisseau qui parcourrait les 55 millions de kilomètres séparant les deux planètes au moment où elles sont le plus proches, ajoute Sylvestre Maurice. "A ce stade, un vol habité n'est pas seulement une question de financement ou de volonté politique : nous n'avons pas encore la technologie, insiste l'astrophysicien de l'Irap. Une mission en orbite est peut-être réalisable d'ici à vingt ans, mais je ne crois pas que je verrai l'homme marcher sur Mars de mon vivant !"

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