Crédit d'image: ESA
Magazine d'astrobiologie (AM): Le premier lot d'images de Meridiani Planum, montrant un substrat rocheux finement stratifié, a ravi les scientifiques. Quelles sont vos premières impressions?
Andrew Knoll (AK): Nous savons depuis plusieurs années, à partir de données orbitales, qu'il existe des roches en couches sur Mars, mais Opportunity nous donne notre première chance d'aller travailler directement sur certaines de ces roches dans un affleurement. Pour les géologues, vous ne pouvez pas trop insister sur l'importance de cela.
Le fait qu'ils soient en quelque sorte tabulaires suggère qu'ils sont soit des dépôts volcaniques assez minces, soit des sédiments. Et la perspective d’avoir des roches sédimentaires in situ sur Mars que nous pouvons remonter et interroger concerne le meilleur des cas, en ce qui me concerne.
UN M: Et s'ils se révèlent être des dépôts de cendres volcaniques? Est-ce que cela fera un scénario moins intéressant?
AK: Pas du tout. Je pense que l'une des grandes questions est: Quels sont les processus prédominants qui ont donné naissance à des roches en couches sur Mars? Il n'y a aucune raison de croire que chaque roche en couches sur Mars s'est formée de la même manière que celles devant lesquelles Opportunity est assis. Mais savoir même comment une de ces roches en couches s'est formée sera un pas dans la bonne direction.
Nous saurons également bientôt si le signal d'hématite dans Meridiani qui a été détecté depuis l'orbite réside dans ces roches. Rappelez-vous que la raison pour laquelle nous sommes à Meridiani Planum est à cause de ce signal fort pour une forme particulière d'oxyde de fer appelée hématite. Il est très difficile de penser à fabriquer de l’hématite sans interaction de l’eau liquide avec les roches. Donc, même s'il s'agit d'une roche volcanique, cela contribuera à contraindre notre réflexion sur l'une des anomalies chimiques les plus intéressantes de la planète.
UN M: Il y a une rivière en Espagne, le Rio Tinto, où vous avez passé du temps à faire des recherches. Vous avez suggéré que la façon dont les minéraux de fer à Rio Tinto se sont dégradés et transformés au fil du temps pourrait éclairer la formation de l'hématite à Meridiani. Pouvez-vous expliquer le lien?
AK: Permettez-moi de commencer par le début. Les types de réflexion que nous apportons à l’interprétation du fer sur Mars seront éclairés par notre expérience avec le fer oxydé à la surface de la Terre. Les dépôts de fer se sont formés de plusieurs manières sur notre planète. Il se peut qu'aucun d'entre eux ne soit un analogue exact de ce qui s'est passé sur Mars. Mais chacun d'eux pourrait donner de petites informations qui nous aideront à penser à Mars.
Maintenant, Rio Tinto est un endroit très intéressant. C'est dans le sud-ouest de l'Espagne, à environ une heure à l'ouest de Séville, peut-être une autre heure à l'est de la frontière portugaise. Rio Tinto présente en fait un intérêt historique pour les Américains depuis que Columbus a appareillé en 1492 à partir d'un port à l'embouchure du Rio Tinto. Mais cela intéresse aussi les géologues miniers car c'est une mine au moins depuis l'époque des Romains.
Ce qui est extrait là-bas est du minerai de fer. Il y a environ 400 millions d'années, des processus hydrothermaux ont formé ces gisements de minerai de fer. Le fer est principalement sous forme de sulfure de fer ou d'or fou. C’est un minerai très riche. Lorsque l'eau de pluie s'infiltre dans ces dépôts, elle oxyde la pyrite et deux choses se produisent. Premièrement, il forme de l'acide sulfurique. Ainsi, l'eau de la rivière a un pH d'environ 1; c'est très acide. Et, deuxièmement, le fer s'oxyde. L'eau est donc de la couleur des rubis, car ce fer est transporté.
Ce qui est intéressant, c'est que si vous regardez les dépôts qui se forment à partir du Rio Tinto aujourd'hui, la plupart du fer sort sous forme de sulfate de fer, c'est-à-dire une combinaison de fer, de soufre et d'oxygène; et un peu de celui-ci se présente sous la forme d'un minéral appelé goethite, qui est du fer mélangé à de l'oxygène et un peu d'hydrogène. La goethite est essentiellement de la rouille.
Ce n'est pas ce que vous voyez à Meridiani sur Mars. Mais ce qui est intéressant au sujet du gisement Rio Tinto, c'est que ce processus se déroule depuis au moins 2 millions d'années. Et il y a une série de terrasses qui nous donnent une idée de ce qui arrive à ces dépôts au fil du temps.
Ce que nous constatons, c'est qu'après quelques milliers d'années, tous les minéraux sulfatés ont disparu et que tout le fer se trouve dans ce matériau appelé goethite. Mais lorsque vous entrez dans des terrasses de plus en plus anciennes, au moment où vous arrivez sur des terrasses vieilles de 2 millions d'années, une grande partie de cette goethite a été remplacée par de l'hématite, le minéral sur Mars. Et c'est une hématite à grain assez grossier, qui est aussi ce que nous voyons sur Mars.
Donc, la première chose que nous apprenons à Rio Tinto est qu’il n’est pas nécessaire de penser uniquement aux processus qui déposent l’hématite à gros grains dès le départ. Il peut se former au cours de ce que les géologues appellent la diagenèse. Autrement dit, il peut se former par des processus qui affectent les roches au fil du temps, et il peut en fait le faire à basses températures et sans être profondément enfoui et soumis à une pression élevée. Donc, dans ce sens, Rio Tinto nous montre une autre façon dont l'hématite de Meridiani aurait pu y arriver. Il élargit les options que nous considérons.
UN M: Lorsque les géologues disent des choses comme «basse température», ils signifient souvent quelque chose de différent que le reste d'entre nous.
AK: Quand je dis «basse température», je parle des températures que vous et moi subissons quotidiennement, la température ambiante. Je suppose que la plupart des eaux souterraines de Rio Tinto se situent entre 20 et 30 degrés Celsius, peut-être 70 à 80 degrés Farenheit.
UN M: La texture de la roche change-t-elle au fil du temps lorsqu'un minéral passe par le processus de diagenèse?
AK: Oui. Bien que ce qui est intéressant, c'est que si la texture au niveau de ce que l'imageur microscopique peut voir change définitivement à travers l'histoire diagénétique, les caractéristiques de dépôt à plus grande échelle que vous verriez en regardant de près l'affleurement avec Pancam semblent être persistantes. Ainsi, même si la roche subit ces changements, elle conserve les signatures sédimentaires de sa formation, ce qui est passionnant. C'est important.
AB: Vous dites qu'à Rio Tinto, vous pouvez voir une tranche de 2 millions d'années qui vous montre le processus diagénétique au fil du temps. Mais les affleurements que Opportunity a vus à Meridiani pourraient avoir 2 milliards d'années. Auraient-ils encore des informations utiles après si longtemps?
AK: Voici la bonne nouvelle de la géologie: pour les roches sédimentaires, en particulier, la plupart des changements qu'une roche subit subit très tôt dans son histoire. À moins qu'une roche ne subisse un métamorphisme, qu'elle soit enterrée et soumise à des pressions et des températures élevées, au plus quelques millions d'années après sa formation, elle se stabilise sous une forme qu'elle conservera indéfiniment.
Je travaille, dans mon travail de jour, sur les roches précambriennes de cette planète. Et je peux vous garantir que lorsque je regarde une roche sédimentaire vieille d'un milliard d'années, la plupart des changements que cette roche a subis se sont produits au cours des 200 000 premières années de sa vie. Et puis il se stabilise, et attend juste un géologue.
UN M: Et nous n'avons aucune raison de croire que la physique se comporte différemment sur Mars?
AK: C’est ce que nous avons pour nous. Je l'ai déjà dit en termes d'astrobiologie: lorsque vous cherchez la vie au-delà de notre planète, vous n'avez aucune assurance que la biologie ailleurs sera la même qu'ici. Mais vous avez une assez bonne assurance que la physique et la chimie seront les mêmes.
UN M: Ce qui rend Meridiani intéressant, c'est qu'il ne ressemble à presque aucun autre endroit sur Mars. Même si vous êtes en mesure de comprendre l’histoire de Meridiani, dans quelle mesure pourrez-vous généraliser ces connaissances à Mars dans son ensemble?
AK: Je pense que cela limitera certainement notre façon de penser à Mars dans son ensemble. Il se peut que, en termes de signature chimique et rocheuse globale de Mars, Gusev se révélera être une meilleure surface de Mars standard. Autrement dit, la majeure partie de Mars - en fait, presque tout Mars - est recouverte de basalte, puis recouverte de poussière fine. Et c'est ce que nous voyons à Gusev.
Maintenant, il s'avère que si vous retirez le signal de l'hématite des signatures des matériaux de surface dans Meridiani que nous avons obtenus de l'orbite, c'est aussi principalement du basalte. Ce n'est donc pas une partie complètement anormale de la planète. Il semble être une partie représentative de la planète dans l'âme, avec ce signal d'hématite unique superposé dessus.
L'une des caractéristiques du gisement de fer de Meridiani est que, bien qu'il soit local par rapport à la planète entière, il est géographiquement répandu en ce que vous avez des milliers de kilomètres carrés qui donnent cette signature.
Beaucoup de gens pensent que les processus hydrothermaux et les processus des eaux souterraines ne donneront que de petits signaux locaux de fer, mais en fait, les couches riches en hématite du gisement de Rio Tinto vont sur plusieurs milliers de kilomètres carrés. Parce que ces eaux souterraines se sont dispersées en une couche sur une large zone.
Les gisements de fer de Rio Tinto font donc plusieurs choses que nous devons garder à l'esprit à Meridiani. Ils combinent d'anciens processus hydrothermaux et des processus plus jeunes à basse température; ils ont besoin d'eau; ils peuvent former des couches; et ils peuvent être répandus.
Ils ne sont pas le seul ensemble de processus qui pourraient le faire, en aucune façon. Je ne suis pas particulièrement partisan de Rio Tinto comme meilleur analogue de Meridiani qu'autre chose. Je pense simplement que dans cette exploration, nous devons au moins conserver dans notre fichier mémoire autant de produits et de processus différents traitant du fer que possible.
Tous les différents paramètres de dépôt de fer et processus de dépôt de fer que nous voyons sur cette planète portent des signaux chimiques et texturaux que Opportunity pourrait détecter sur Meridiani. Nous pouvons utiliser ces comparaisons pour nous aider à comprendre comment l'hématite Meridiani s'est formée.
UN M: L'un des aspects intrigants de Rio Tinto en tant que site de recherche est que même si l'eau de la rivière est très acide, des bactéries y vivent. Quand vous regardez les anciens gisements d'hématite dans cette région, voyez-vous des bactéries fossiles?
AK: Oui. En fait, l’une des choses qui m’ont attiré à travailler avec mes collègues espagnols n’est pas que c’est un environnement étrange aujourd’hui. Bien qu'il soit amusant de s'intéresser à la vie en marge de l'environnement aujourd'hui, la plupart de la vie - et une grande partie de ce que vous pouvez apprendre sur la biologie aujourd'hui - vient d'organismes ordinaires vivant dans des circonstances ordinaires. C’est là que 99% de la diversité de la vie se trouve.
D'un autre côté, il y a une grande question qui peut être posée à Rio Tinto. Nous pouvons voir les processus qui ont formé les gisements de fer de Rio Tinto en cours aujourd'hui; nous pouvons voir les processus chimiques; nous pouvons voir ce qu'est la biologie dans l'environnement. Mais la vraie question que l'on veut garder à l'esprit en pensant à Meridiani est: quelles sont les signatures de cette biologie, le cas échéant, qui sont réellement préservées dans les roches stables en diagénèse?
L'un est cela. Si vous avez eu la chance d'avoir accès à un microscope - ce serait probablement à une résolution au-delà de ce que vous pourriez espérer de l'imageur microscopique - vous pourriez voir des filaments microbiens individuels qui ont été magnifiquement préservés. C'est donc la première bonne nouvelle, c'est que le fer stabilisé diagénétiquement peut conserver une empreinte microscopique de la biologie.
La meilleure nouvelle est qu'il existe deux caractéristiques de la biologie qui sont préservées dans les textures plus oculaires de ces roches.
La première est que vous obtenez parfois de petites bulles se formant à cause de l'émanation de gaz du métabolisme. Et certains de ceux-ci seront en fait recouverts de minéraux de fer et peuvent être conservés par diagenèse. Et c'est à peu près vrai à travers la plupart des roches sédimentaires que nous trouvons dans la colonne géologique. Vous pouvez obtenir des espaces de gaz préservés et ces espaces de gaz sont invariablement associés à la production biologique de gaz.
UN M: Comment invariablement?
AK: D'après notre expérience sur Terre, c'est à peu près 100%. Ce que vous voudriez demander, c'est: quels processus autres que la biologie pourraient générer des gaz dans les sédiments d'une planète? C'est quelque chose sur lequel vous pouvez faire des expériences. Je ne sais pas si quelqu'un a pris la peine de les faire sur cette planète. Parce que, franchement, la biologie est si omniprésente que c'est le jeu principal en ville, de toute façon. Mais on pourrait faire les expériences.
L'autre chose, qui me tient encore plus à cœur, est que bien des fois, là où il y a des populations microbiennes, ils forment ces magnifiques groupes de filaments qui s'étendent juste à travers la surface. Ils ressemblent presque à la crinière d'un cheval. Maintenant, la grande chose est que, lorsque des minéraux sont déposés dans ces environnements, ils se nucléent en fait sur ces chaînes de filaments, et vous obtenez de belles textures sédimentaires qui, encore une fois, ressemblent à la crinière d'un cheval.
Vous pouvez les voir dans le parc de Yellowstone, dans des cordes siliceuses et précipitantes carbonatées. Si vous allez dans des endroits comme Mammoth Springs, vous pouvez le voir aujourd'hui. Et si vous marchez dans l'arrière-pays, vous pouvez voir des exemples anciens de cela, de belles signatures conservées dans la roche.
À Rio Tinto, vous pouvez voir du fer se déposer sur ces filaments; et dans les terrasses vieilles de 2 millions d'années, vous pouvez voir ces textures de fer filamenteux. Et là encore, je ne connais aucun processus autre que la biologie qui pourrait les former. Donc, c'est vraiment quelque chose pour garder vos yeux ouverts chaque fois que vous regardez un rocher précipité sur Mars.
UN M: Et vous pouviez les voir avec Pancam?
AK: Si vous emmeniez un Pancam à Rio Tinto ou à Yellowstone Park, ils vous sauteraient dessus. Absolument.
UN M: S'il s'avère que le substratum rocheux du site d'atterrissage d'Opportunity est constitué de dépôts sédimentaires, cela signifie-t-il que lorsque ces sédiments ont été déposés, il devait y avoir de l'eau liquide autour?
AK: Très probable.
UN M: Donc, s'ils étaient sédimentaires et que Pancam voyait une sorte de texture qui, sur Terre, est indicative de la biologie, cela signifierait-il que Opportunity était proche de trouver des preuves de vie sur Mars?
AK: Ce sont de grands ifs, mais ce serait un grand jour.
Revenons en arrière une seconde, car cela revient à un peu de philosophie sur la façon dont vous recherchez réellement ces choses. Il y a quelques années, la NASA a lancé une campagne de financement pour essayer essentiellement d'anticiper tout type de signature biologique suggestive qui pourrait être trouvée dans tout type d'exploration d'une autre planète afin de ne pas nous voir nous gratter la tête.
Mais le fait est que vous ne pouvez rien anticiper de ce que vous pourriez voir. Donc, ce que je pense est un scénario plus réaliste, c'est que vous faites votre exploration, et si, au cours de cette exploration, vous trouvez un signal qui (a) n'est pas facilement pris en compte par la physique et la chimie ou (b) qui rappelle les signaux qui sont étroitement associés à la biologie sur Terre, alors vous vous excitez.
Ce qui se passera alors, je peux vous le garantir, c'est que 100 scientifiques entreprenants iront dans le laboratoire et verront comment, le cas échéant, ils peuvent simuler ce que vous voyez - sans utiliser la biologie. Et je pense que c'est la bonne chose à faire. Pour les choses où les enjeux sont si élevés, je pense que l'on veut être aussi prudent et sobre que possible. Et cela signifie certainement en savoir beaucoup plus sur la capacité de génération des processus physiques et chimiques d'implanter des signatures chimiques et texturales dans une roche que ce que nous connaissons aujourd'hui.
En l’absence d’astrobiologie, personne ne perdrait son temps à faire ces choses parce que, sur Terre, nous savons qu’il y a eu de la biologie pendant la majeure partie de l’histoire de la planète. La biologie est partout. La biologie est prééminente dans les signaux qu'elle transmet aux roches sédimentaires. Alors, qui va passer cinq ans de son temps en tant que jeune scientifique à essayer de générer un signal par des moyens abiologiques étroitement associés à la biologie? Cependant, vous passez à Mars et il y a beaucoup plus de raisons de faire ce genre de chose.
UN M: Si l'un des rovers MER découvrait un rocher qui semblait contenir des preuves de biologie martienne, la NASA voudrait-elle retourner à cet endroit et le ramener à la maison?
AK: Tu paries. En fonction de ce que nous trouvons à Meridiani - pour ne pas préjuger de ce que nous trouvons - cela peut en faire soit un site très prioritaire pour la NASA de revenir avec un équipement plus sophistiqué et être un site très prioritaire pour le retour d'échantillons; ou nous pouvons l'annuler.
C’est toute la raison de ce type de travail supplémentaire. En fait, j'aime toute l'architecture du plan de la NASA d'aller étape par étape, de faire chaque étape avec soin et, à l'étape deux, de s'appuyer sur ce que vous avez appris à l'étape un. Ca a du sens.
UN M: Je réalise que je vous demande de spéculer ici, mais selon vous, quelles sont les chances que Mars était autrefois un monde vivant?
AK: Je ne sais vraiment pas. Mais tout ce que nous avons appris au cours des dernières années me suggère que l'eau peut avoir été épisodique plutôt que persistante sur Mars. Et cela réduit la probabilité pour la biologie.
Si l'eau est présente sur la surface martienne pendant 100 ans tous les 10 millions d'années, ce n'est pas très intéressant pour la biologie. S'il est présent depuis 10 millions d'années, c'est très intéressant.
Ce n'est certainement pas une donnée que nous constaterons que Mars était une planète biologique. La moitié de mon cerveau continue d'essayer de rejeter un pourcentage, et je sais que c'est une chose tellement insignifiante à faire - je pense que je ne vais pas le faire.
Mais je peux vous dire que l’une des meilleures chances que nous aurons pendant plusieurs années pour répondre à cette question se trouve ici, dans les gisements de fer de Meridiani.
Source d'origine: Astrobiology Magazine
