Cachés dans les minéraux et les textures qui composent les roches se trouvent des indices sur comment et quand ils se sont formés et ont ensuite été modifiés. Ces changements peuvent se produire en raison de la présence de fluides riches en eau et peuvent également être influencés par des processus biologiques.
Nous sommes des pétrologues planétaires (scientifiques des roches) et des scientifiques participants sur le Mission Mars 2020 du rover Persévérance. Notre recherche consiste à explorer et à interpréter les données renvoyées par le rover Persévérance depuis son site d’atterrissage à Jezero Crater.
Un lac mystérieux
Les images orbitales montrent que Jezero Crater était autrefois le site d’un plan d’eau stagnant. Il a tenu un lac alimenté par l’eau d’un canal fluvial d’environ 170 km de long, et les images montrent un delta – une plate-forme de sédiments en forme d’éventail – à l’embouchure du canal. Ce delta est composé de couches de sédiments plus fins mélangées à des couches riches en blocs qui suggèrent que le débit de la rivière a fluctué entre des conditions relativement calmes et de grandes inondations.
Plus mystérieux, cependant, étaient les unités rocheuses exposées dans le sol du cratère Jezero, où Persévérance a atterri le 18 février 2021. Une unité énigmatique, identifiée par la présence d’olivine ses signatures spectrales (mesures de la quantité de rayonnement il reflète).
Preuve de l’histoire
L’olivine est un minéral vert vitreux (sa variété gemme est le péridot) qui cristallise généralement dans les magmas à haute température. En revanche, les minéraux carbonatés peuvent se former à des températures élevées ou basses, généralement à partir de fonte ou de fluides qui peut avoir été favorable à la vie.
L’unité riche en olivine est répandue dans la région au-delà de Jezero, couvrant environ 70 000 kilomètres carréset exposé dans le cratère juste au nord et à l’ouest du site d’atterrissage de Persévérance, dans une région surnommée Séítah.
Séitah (signifiant “au milieu du sable” en Navajo) est recouverte d’un réseau de dunes de sable, ce qui rend difficile la navigation du rover. Cependant, il était considéré comme une cible incontournable pour comprendre l’histoire de cette région de Mars et parce que ses minéraux carbonatés pouvaient conserver des preuves de la vie ancienne.
Persévérance est entrée à Séítah en septembre 2021 et a volontiers confirmé la présence d’olivine par son instruments de télédétection. Les caméras microscopiques ont vu des grains d’olivine de deux à trois millimètres, mais leur origine était inconnue.
Sur Terre, les grains d’olivine de cette taille et de cette forme peuvent être concentrés par diverses voies géologiques, notamment sous forme de sables éoliens ou hydriques provenant de régions riches en olivine, d’éruptions volcaniques explosives, de matériaux éjectés par l’impact d’une météorite, ou ils peuvent se former sous forme de cristaux. dans le refroidissement du magma.
Des informations supplémentaires étaient nécessaires pour interpréter l’histoire de l’olivine, mais des défis techniques ont initialement entravé la capacité de la mission à utiliser son spectromètre à fluorescence X (XRF) sur les roches de Séítah.
Des équipements sophistiqués
Spectromètres XRF ont été des instruments importants pour déterminer les compositions élémentaires (du sodium au fer et certains oligo-éléments) des surfaces rocheuses sur Mars.
Spectromètres à rayons X à particules alpha (APXS) à bord de Pathfinderla deux Mars Exploration Rovers Spirit and Opportunityet le rover Curiosity du Mars Science Laboratory ont fourni des chimies en vrac de taches circulaires d’environ 1,5 cm qui ont aidé les interprétations géologiques.
Mais pour certaines roches martiennes, des incertitudes subsistent quant aux caractéristiques à petite échelle et aux textures rocheuses fines qui sont essentielles pour interpréter les minéraux présents, qu’ils soient ignés ou sédimentaires, ou leurs historiques d’altération.
Le PIXL à bord de Perseverance est une grande amélioration à cet égard: PIXL génère des cartes de grille d’environ 120 microns qui fournissent non seulement la chimie des roches et des minéraux, mais aussi des textures qui peuvent être utilisées pour déduire l’origine, les processus et le moment relatif des divers minéraux et autres composants présents.
Le premier balayage PIXL d’une surface rocheuse à un affleurement de Séítah appelé Brac finalement cloué l’origine de l’unité comme ignée. Les grains d’olivine sont des cristaux bien formés avec des bords droits. D’autres minéraux à haute température, y compris le feldspath, et des minéraux plus gros renferment ou se produisent dans les espaces entre les cristaux d’olivine, indiquant un refroidissement lent d’un magma.
Le brac est un type de roche appelé cumulat d’olivine qui s’est formé lorsque l’olivine s’est cristallisée près du sommet d’un magma, et s’est déposée et accumulée vers le bas en raison de sa densité plus élevée. Les cumulats d’olivine sont bien connus pour se former sur Mars car ils se trouvent parmi les météorites martiennes, comprenant un groupe appelés chassignitesqui a été éjecté de Mars par un événement d’impact et est finalement tombé sur Terre.
Sur Terre, les cumulats d’olivine se produisent dans de grandes intrusions stratifiées, comme l’intrusion de Skaergaard dans l’est du Groenlandet dans d’épaisses coulées de lave, comme trouvé dans l’Abitibi, Ont. Région.
Anticiper les carottes
Aussi remarquables que soient les scans PIXL, Perseverance est équipé de un outil d’échantillonnage très sophistiqué, qu’il utilisait pour collecter les noyaux de Brac. Au moins une de ces carottes sera probablement amenée sur Terre au début des années 2030 dans le cadre de la Effort de retour d’échantillon de Mars.
Mars Sample Return permettrait aux chercheurs des laboratoires terrestres d’examiner des caractéristiques jusqu’à l’échelle nanométrique, ce qui pourrait fournir des informations sur l’historique de la cristallisation, l’activité de l’eau dans la roche et la durée d’exposition de la roche. Cela pourrait fournir des indices sur l’histoire de la vie sur Mars.
Des analyses isotopiques radiométriques aideraient à déterminer le moment de la cristallisation. Les isotopes stables (H, C, N, O) nous renseigneraient sur l’histoire des fluides sur Mars. La liste se rallonge de plus en plus!
Les échantillons retournés nous permettraient de répondre aux questions que suggèrent les récents résultats de PIXL. Nous pourrions alors fournir une histoire plus complète des roches riches en olivine et en carbonate de Jezero, et ce qu’elles nous disent sur l’histoire et le potentiel de vie de Mars.
Mariek SchmidtProfesseur agrégé, Sciences de la Terre, Université Brock et Chris TroupeauProfesseur, Sciences de la Terre et de l’atmosphère, Université de l’Alberta
Cet article est republié de La conversation sous licence Creative Commons. Lis le article original.
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