Une prochaine mission spatiale pourrait résoudre le mystère de longue date des lunes de Mars

Nous ignorons encore beaucoup de choses sur les énigmatiques lunes martiennes Phobos et Deimos.

Les deux petites lunes de Mars, Phobos (environ 22 km de diamètre) et Deimos (environ 13 km de diamètre), laissent les scientifiques perplexes depuis des décennies, leur origine restant un sujet de débat. Certains ont proposé qu’ils soient constitués de débris résiduels provenant d’une planète ou d’un gros astéroïde ayant percuté la surface de Mars (#TeamImpact).

Une hypothèse opposée (#TeamCapture), en revanche, suggère que les lunes sont des astéroïdes qui ont été capturés par l’attraction gravitationnelle de Mars et sont restés piégés en orbite.

Pour résoudre ce mystère, nous aurons besoin de matériaux prélevés à la surface des lunes pour les analyser sur Terre. Heureusement, l’Agence japonaise d’exploration aérospatiale (Jaxa) lancera une mission, baptisée « Martian Moon eXploration » (MMX), vers Phobos et Deimos en septembre 2024. La mission sera transportée par une fusée de conception nouvelle, la H-3, qui est encore en cours de développement.

Le vaisseau spatial devrait atteindre l’orbite martienne en 2025, puis se mettre en orbite autour de Phobos et enfin collecter des matériaux à sa surface avant de revenir sur Terre en 2029.

Il s’agit de la prochaine d’une série de missions récentes visant à ramener des matériaux de l’espace sur Terre, après la mission réussie de la Jaxa vers l’astéroïde Ryugu (Hayabusa2), la mission Osiris-Rex de la Nasa vers l’astéroïde Bennu et la mission Chang’e 5 de l’Agence spatiale chinoise vers la Lune.

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Si un impact s’est effectivement produit, on s’attendrait à trouver sur Phobos des matériaux similaires à ceux que l’on trouve sur Mars. Bien que nous ne disposions pas (encore) de matériel provenant directement de Mars, nous avons la chance d’avoir des roches éjectées de sa surface qui ont fini par arriver sur Terre.

Ces météorites peuvent donc être similaires aux matériaux provenant de Phobos, ce qui permet une comparaison intéressante.

Dans le cas d’un astéroïde capturé, cependant, il est plus probable que nous trouvions sur Phobos des matériaux que l’on retrouve sur d’autres astéroïdes de notre système solaire. L’hypothèse qui prévaut dans le groupe #TeamCapture est que les lunes sont constituées de la même roche que les météorites, appelée chondrite carbonée. Heureusement, nous disposons d’un grand nombre de météorites et d’échantillons de ce type que nous pourrions comparer avec le matériel de Phobos.

La comparaison des météorites et du matériel ramené de Phobos sera un outil fantastique pour nous aider à comprendre l’origine des deux lunes. Une fois le matériel en laboratoire, des techniques d’analyse rigoureuses peuvent être appliquées aux échantillons.

L’une de ces techniques est l’analyse des isotopes de l’oxygène. Les isotopes sont des versions d’éléments dont les noyaux ont plus ou moins de particules appelées neutrons. L’oxygène, par exemple, possède trois isotopes stables, dont les masses atomiques sont 16, 17 et 18.

La somme des rapports isotopiques de l’oxygène-17/oxygène-16 et de l’oxygène-18/oxygène-16 est appelée Î « 17O et est caractéristique d’objets parents spécifiques. Selon l’endroit du système solaire où un corps rocheux s’est formé, une composition distincte en oxygène est acquise et conservée dans les roches. Par exemple, les roches terrestres ont un Î « 17O d’environ 0, tandis que les météorites martiennes ont un Î « 17O d’environ 0,3. Par conséquent, les roches terrestres et les météorites martiennes peuvent être facilement séparées les unes des autres.

Si Phobos s’est formée dans un endroit du système solaire identique ou au moins similaire à celui de Mars, on peut s’attendre à ce que la composition du matériau ramené par MMX ait également un Î « 17O d’environ 0,3.

Comme mentionné précédemment, #TeamCapture suggère une origine de type chondrite carbonée pour Phobos. Toutes les chondrites carbonées connues étudiées par les scientifiques ont révélé des Î « 17O isotopiques négatifs, allant de -0,5 à -4. L’oxygène peut donc être un outil extrêmement puissant pour déchiffrer l’origine des lunes de Mars, et devrait être une priorité de la mission une fois le matériel ramené sur Terre.

Si Phobos représente effectivement un ancien fragment de Mars, il pourrait s’agir du matériau martien le plus primitif. Mars a connu un large éventail de processus qui ont modifié les roches à sa surface, notamment l’érosion éolienne et l’altération par l’eau. Des caractéristiques telles que les lits de rivières asséchées observées par des orbiteurs tels que Viking montrent clairement qu’il y a eu de l’eau sur Mars par le passé.

Cette eau provient probablement d’un mélange d’astéroïdes et de comètes, ainsi que de l’activité volcanique. Mars a également conservé une atmosphère épaisse, ce qui a permis à l’eau d’être présente sous forme liquide à la surface de la planète.

Phobos, en revanche, est resté un corps dépourvu d’air où des processus tels que la contamination par l’eau n’ont pas eu lieu (bien que des impacts mineurs aient pu se produire). Cela signifie que les échantillons prélevés sur Phobos pourraient fournir des informations extrêmement importantes sur la teneur en eau de Mars à l’origine, ainsi qu’une fenêtre sur les processus qui se sont déroulés au début du système solaire.

MMX est l’une des missions les plus passionnantes de l’exploration spatiale. À moins d’un an de l’échéance, nous croisons déjà les doigts pour que le lancement, l’acquisition et le retour des échantillons soient couronnés de succès. De nombreux scientifiques, dont je fais partie, seraient absolument ravis de pouvoir un jour étudier ces échantillons.

Ben Rider-Stokes, chercheur post-doctoral sur les météorites achondrites, The Open University

Source: Le nouvel ordre mondial, The Conversation, Traduction par Astro Univers