Depuis des dizaines d'années, de nombreuses missions scientifiques se sont intéressées de très près à Mars car elle pourrait nous aider à comprendre – ou nous « souvenir » – comment la vie est arrivée sur Terre. Alors que l'exploration de la planète va s'amplifier en 2020, commençons par un état des lieux.

Il y a quelques jours, nous nous sommes rendus à l'université de Bordeaux, non pas pour reprendre les études, mais pour une présentation de la mission Mars 2020 de la NASA, et plus précisément du module SuperCam installé sur le mât du rover, développé par des Français. Il s'agit d'une évolution de ChemCam présent sur Curiosity.

L'occasion de rencontrer plusieurs scientifiques impliqués dans cette aventure martienne, dont Pascal Bordé directeur du Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, et l'astrophysicien et planétologue Sylvestre Maurice, notamment responsable des instruments scientifiques ChemCam et SuperCam.

Déjà une cinquantaine de missions vers Mars... dans quel but ?

C'est donc l'occasion de revenir en détail sur le rover Mars 2020, mais aussi de manière beaucoup plus large sur les raisons de l'exploration intensive de Mars. La planète rouge intéresse en effet énormément les scientifiques, Sylvestre Maurice fait le compte : « On a lancé 53 missions vers Mars [...] On a six véhicules en orbite : trois américains de la NASA, deux européens de l'ESA (Mars Express et TGO) et un indien, MOM ». 

Avant de nous intéresser aux futures missions martiennes pour 2020, éclaircissons deux points : pourquoi la planète Mars est si intéressante à analyser et quelles sont les avancées permises par les précédentes missions, dont certaines sont toujours en activité.

• Naissance de la vie : « regarder Mars, c'est regarder une fenêtre du passé »
• Premières missions sur Mars : recherche de traces d'eau et habitabilité
• Grâce à SuperCam, Mars 2020 va chercher des traces de vie sur Mars... et plus si affinités
• Mars : les limites de la science in situ, préparer l'arrivée de l'Homme
• Et si on trouvait des traces de vie sur la planète Mars ? Les explications de Sylvestre Maurice

Mars, une planète asymétrique

Commençons par de rapides présentations. Mars est la quatrième planète du système solaire après Mercure, Venus et la Terre. Comme notre planète, elle se trouve dans la zone habitable du Soleil. À l'instar des trois planètes précédentes, Mars est tellurique, elle est donc composée de roches et de métaux ; c’est d'ailleurs « l’abondance d’oxyde de fer à sa surface qui lui donne son apparence rougeâtre » explique le CNES, d'où son surnom de planète rouge. Elle est par contre sept fois moins volumineuse et dix fois moins massive que la Terre.

Une journée martienne – aussi appelée sol – dure environ 24 heures et 40 minutes... et « ces 40 minutes nous pourrissent la vie à peu près tous les jours » lâche Sylvestre Maurice. En effet, pour suivre les rovers sur place il faut se mettre à l'heure martienne... et donc se décaler de 40 minutes tous les jours.

Une année martienne dure environ 687 jours ou 668 sols, au choix. La planète dispose de deux satellites naturels : Phobos (une taille d’environ 22 km, à 9 400 km de Mars) et Deimos (environ 13 km, à 23 500 km de Mars). À titre de comparaison, notre Lune mesure plus de 1 700 km de diamètre et se trouve en moyenne à 380 000 km de la Terre.

Sur Mars, « l'hémisphère Nord semble être plus bas que le Sud : on mesure entre cinq et six kilomètres d'altitude entre les deux et on a beaucoup de mal à l'expliquer » note le planétologue. De plus, dans l'hémisphère Sud, de nombreux cratères sont présents, alors que ce n'est pas le cas sur l'autre moitié. Ces cratères sont importants : ils permettent d'affirmer que « Mars est une planète avec une mémoire et ça va beaucoup nous aider ». 

La légende des « petits hommes verts »

Si Mars est si connue du grand public, ce n'est pas pour ses caractéristiques, mais à cause de l'idée qu'une vie extraterrestre aurait pu s'y développer dans le passé. La légende des martiens (un terme désormais utilisé pour n'importe quelle forme de vie extraterrestre) prend forme suite à des observations à la fin du XIXe siècle.

« On parlait alors des chenaux de Mars, mais chenal va se traduire en canal, à la différence qu'un canal est construit par l'Homme. De cette ambigüité entre chenal et canal va naitre l'idée qu'il y a des hommes sur Mars », explique Sylvestre Maurice. Encore au XXIe siècle, nous cherchons à savoir si, un jour, il y a eu de la vie sur Mars (nous y reviendrons).

Aujourd'hui une planète froide et sèche

Aujourd'hui, l'atmosphère de la planète rouge est ténue avec une pression de moins de 10 millibars (entre 6 et 7 millibars), et elle est principalement composée de CO2. La température varie généralement entre - 100 °C et 0 °C, avec une moyenne aux alentours de - 63 °C. Bref, si on apportait une bouteille d'eau liquide, elle deviendrait un glaçon.

« L'eau liquide n'existe pas aujourd'hui sur Mars » affirme sans détour Sylvestre Maurice. Il serait possible de trouver des saumures (de l'eau très salée, avec une température de solidification au-dessous de 0 °C). L'idée ne convainc pas tous les chercheurs, selon le spécialiste, lui-même un brin sceptique. Néanmoins, « des molécules peuvent contenir potentiellement OH ou H2O ». De plus, avec le CO2 et la température, de la neige sèche (dry ice ou neige carbonique) se forme aux pôles. On trouve également sur ces derniers de la glace d'eau. 

Hier elle était chaude et humide 

Dans tous les cas, la découverte de preuves d'eau liquide dans le passé est importante, principalement pour une raison : « sur Terre, à chaque fois qu'on a trouvé de l'eau liquide, qu'elle soit douce ou très saumâtre, il y a de la vie. Ça ne veut pas dire qu'il y a de la vie sur Mars, on n'en sait rien » précise le scientifique, refusant d'établir un lien direct entre les deux. Transposer cette mécanique ne peut pas se faire aussi simplement, disons qu'il s'agit d'une possibilité à explorer. Ce sera justement le but de la mission Mars 2020. 

En étudiant Mars, les chercheurs ont « clairement » identifié la présence d'eau dans le passé. Il n'y a pas de place au doute « tant j'ai de traces de fleuves, de rivières et peut-être de lacs », souligne Maurice. Il faut tout de même remonter loin dans le passé, puisque c'était il y a trois ou quatre milliards d'années. 

Et de l'eau, il y en avait en quantité à cette époque. Si l'on étale toute l'eau à la surface de Mars en une couche uniforme autour de la planète, il faudrait à peu près 500 mètres de hauteur pour arriver à l'érosion observée. Problème, il reste aujourd'hui « un peu moins de 50 mètres d'eau ». À titre de comparaison, sur Terre nous avons environ 3 km de hauteur d'eau.

Les scientifiques se demandent donc « où est passée l'eau de Mars, pourquoi Mars a changé ». Le seul paramètre qui a évolué est l'atmosphère. Avec un ou deux bars de CO2 supplémentaire et l'effet de serre, la planète se réchaufferait et de l'eau pourrait de nouveau couler sans problème à sa surface estime le planétologue.

Pour résumer, « l'eau liquide apparait il y a 4,2 milliards d'années. Autour de 3 à 3,2 milliards d'années, une "rupture" la transforme en une planète sèche et froide, alors que dans le passé elle était humide et chaude ». La question est maintenant de savoir si c'est suffisant pour que la vie se développe.

Pendant ce temps, la Terre continue de se développer, comme vous pouvez le voir sur la figure ci-dessous (1 Gyr valant 1 milliard d'années) :

Regarder Mars pour comprendre l'arrivée de la vie sur Terre

Sur Terre, « on ne sait pas bien quand démarre la vie », entre 2,7 et 3,7 milliards d'années auparavant, probablement. La vie va ensuite devenir de plus en plus complexe, notamment avec « les noyaux cellulaires il y a 2 milliards d'années ». Aujourd'hui, « tout ce qu'on connait de vivant, ayant laissé des traces date de moins d'un milliard d'années » détaille Sylvestre Maurice.

Les premiers vertébrés marins dateraient de 530 millions d'années, contre 475 millions pour les plantes terrestres... avant toute une série d'extinction massive entre 444 millions et 66 millions d'années (tuant les dinosaures). Entre 50 % et 95 % des espèces sont rayées de la surface de la Terre à chaque fois. Pour certains, nous sommes d'ailleurs à l'aube de la sixième extinction de masse.

C'est notamment le cri d'alarme poussé par l'astrophysicien Hubert Reeves, comme le rapporte la RTBF : « Nous sommes en train de vivre un anéantissement biologique, une extinction de masse des animaux [...] Nous avons déjà éliminé la moitié des espèces vivantes. Ça correspond à ce qu'on appelle une extinction de masse. La sixième depuis un milliard d'années, mais la plus grave, car la plus rapide. Auparavant, cela prenait des milliers d'années, maintenant, c'est des décennies. La vie peut s'adapter, mais pas à cette vitesse ».

Dans toute cette cohue de vies naissantes et mourantes, l'homo sapiens est arrivé il y a 200 000 ans seulement, voire 300 000 ans selon de récentes études, mais 100 000 ans de plus ou de moins ne change finalement pas grand-chose par rapport aux 4,5 milliards d'années de notre planète.

D'ailleurs, si on ramenait l'existence de la Terre à une horloge de 12 heures, l'Homme tel qu'on le connait n'est présent que depuis quelques secondes. En reprenant la même métaphore, l'horloge de Mars serait cassée durant les premières heures de la planète, au début du processus de création de la vie, la rendant très intéressante à étudier.

Regarder Mars pour comprendre les mécanismes de création de la vie

Pour résumer, « regarder Mars c'est regarder une fenêtre du passé, qui n'existe plus sur Terre à cause de l'érosion, mais qui a vu naitre la vie. C'est pour ça qu'on pense que la recherche de la vie est si importante sur Mars : c'est en quelque sorte chercher comment la vie née sur une planète et comment elle est née sur Terre ».

« Malheureusement, sur Terre on ne s'en souvient plus, on a tout effacé » note poétiquement le scientifique. C'est dans le but de retrouver cette mémoire perdue que les programmes martiens autour de la recherche de la vie ont été mis sur pieds, les premiers remontant à des dizaines d'années, alors que les prochains décolleront dans deux ans.