Le site d’atterrissage d'Exomars 2018 a été proposé

ExoMars 2018, qui comprend un rover et une plateforme de surface, est la seconde de deux missions qui composent le programme ExoMars, mené conjointement par l’ESA et l’Agence spatiale russe Roskosmos. Le lancement est prévu pour mai 2018, avec un atterrissage sur la planète rouge en janvier 2019.

D’ici là, la sonde Trace Gas Orbiter et le module de démonstration d’entrée, de descente et d’atterrissage Schiaparelli seront lancés en mars 2016, et arriveront à proximité de Mars environ à cette époque-ci l’année prochaine.

Schiaparelli se posera sur Meridiani Planum. L’orbiteur étudiera l’atmosphère et servira de relais pour la seconde mission.

La recherche d’un site d’atterrissage approprié pour la seconde mission a débuté en décembre 2013, quand la question des potentiels sites candidats a été posée à la communauté scientifique. Pendant les douze mois qui ont suivi, les sites ont été évalués en tenant compte des contraintes d’ingénierie liées à la descente et à l’atterrissage, et du potentiel retour scientifique pour la mission. En octobre 2014, le groupe de travail pour la sélection d’un site d’atterrissage a finalement retenu quatre sites. 

Le but premier du rover est la recherche de preuves d’une vie martienne, passée ou actuelle, dans une zone qui comprend de vieux rochers et où l’eau fut un jour présente en abondance. Une foreuse peut extraire des échantillons jusqu’à deux mètres sous la surface. C’est un point crucial puisque la surface de Mars aujourd’hui est un endroit hostile aux êtres vivants à cause des sévères radiations solaires et cosmiques qu’elle endure. En cherchant en sous-sol, le rover a plus de chances de trouver des preuves qui auraient été préservées.

Les scientifiques pensent qu’une vie primitive aurait pu émerger sur Mars quand l’environnement de surface était plus humide, il y a plus de 3,6 milliards d’années. Les zones de dépôts sédimentaires stratifiés, enterrées ou récemment exhumées, offrent la meilleure fenêtre sur cette période importante de l'histoire de Mars.

Les quatre sites à l’étude - Aram Dorsum, Hypanis Vallis, Mawrth Vallis et Oxia Planum – ont visiblement subi l’influence d’eau dans le passé, et sont probablement de bons représentants des processus mondiaux à l’œuvre au début de l’histoire de la planète rouge.

Tous ces lieux offrent la possibilité d’atterrir sur un site scientifiquement intéressant ou d’en trouver un à moins d’un kilomètre du point d’atterrissage, avec de nombreuses cibles à portée de la traversée typique d’environ 2km envisagée pour cette mission prévue pour durer 218 jours martiens (chacun d’une durée de 24 heures et 37 minutes).

Les sites doivent également respecter les contraintes d’ingénierie permettant d’assurer une entrée, une descente et un atterrissage en toute sécurité. Ces contraintes comprennent la nécessité de trouver un site à relativement basse altitude afin que le module d’entrée traverse suffisamment d’atmosphère pour avoir le temps d’accomplir des phases clés, comme l’ouverture du parachute et la décélération. 

La vitesse des vents horizontaux et verticaux attendus pendant la descente doit également être prise en compte, le module atterrira en effet à la fin de la saison de la tempête de poussière à l’échelle planétaire en 2019. 

La connaissance des pentes du terrain à différentes échelles est également importante puisque l’atterrisseur utilise un radar pour surveiller sa vitesse et son altitude. Une pente peut altérer le degré de précision dans la distance au sol mesurée, et entrainer des conséquences sur la consommation de carburant et l’atterrissage. 

Il faut éviter les pentes raides et les rochers de plus de 35cm (la garde au sol du module d’atterrissage), même si le rover pourra contourner les dangers locaux une fois sorti. 

Une fois ces contraintes prises en compte et les possibilités scientifiques exposées pour chaque site, le groupe de travail pour la sélection d’un site d’atterrissage a recommandé qu’Oxia Planum soit l’objectif principal de l’évaluation détaillée à venir de la mission de 2018. 

Une recommandation supplémentaire a été faite pour qu’Oxia Planum soit l’un des deux sites d’atterrissages potentiels pour la mission de doublure en 2020, le second site restant encore à choisir entre Aram Dorsum et Mawrth Vallis. 

« Notre analyse préliminaire montre qu’Oxia Planum semble satisfaire nos strictes contraintes d’ingénierie tout en offrant de très intéressantes opportunités d’étudier in situ des endroits où des bio-signatures ont le plus de chance d’avoir été préservées, » explique Jorge Vago, responsable scientifique du projet à l’ESA. 

C’est à Oxia Planum que se trouve l’une des plus grandes zones exposées de roches martiennes d’environ 3,9 milliards d’années, riches en argile et indiquant que de l’eau a un jour joué un rôle à cet endroit. 

Le site se trouve dans un large bassin versant de systèmes de vallées dont les rochers exposés présentent des compositions différentes, indiquant une variété de dépôt et de teneur en eau des environnements.

Une période d’activité volcanique a pu recouvrir d’anciennes argiles et d’autres dépôts aqueux, permettant de préserver les bio-signatures des sévères radiations subies par la planète et de l’oxydation, avant qu’elles soient exposées par l’érosion, depuis quelques centaines de millions d’années seulement. 

« Si on compare avec les sites d’atterrissage sélectionnés pour les missions précédentes, principalement sur la base de la morphologie des sites potentiels, nous sommes aujourd’hui dans une bien meilleure position pour comprendre la minéralogie des différents sites, » ajoute Jorge.  

« Cela nous met dans la meilleure position possible pour choisir des sites qui offrent un accès aux matériaux les plus anciens, les plus primitifs, ceux qui sont non seulement un témoignage des débuts de Mars, mais également globalement représentatifs des processus qui se sont déroulés à l’échelle de la planète.

 « La décision à prendre aujourd’hui était difficile au vu de la qualité des dossiers présentés pour tous les sites, mais nous sommes impatients de procéder à la prochaine phase d’analyse alors que se rapproche la date de lancement de cette excitante mission : pour la toute première fois, notre rover va rechercher des bio-signatures moléculaires dans le sous-sol. »   

La sélection finale du site d’atterrissage par l’ESA et Roskosmos est prévue six mois avant le lancement.