Muséum d’Histoire Naturelle

La richesse de ses collections témoigne de la passion des voyageurs naturalistes des XVIIIe et XIXe siècles.

12 rue Voltaire, 44000 NANTES
Tel : +33 (0)2 40 99 26 20

www.museum.nantes.fr

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L'objet: Carte infrarouge Carte infrarouge de Mars obtenue par l’instrument Omega embarqué sur la sonde Mars Express en 2003.

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Le récit :

Récit par Solange Beauchesne, maître de conférence à l’IUFM Pays de la Loire

Carte de l’imageur hyperspectral « OMEGA »

« Le champagne coule à flots, les verres tintent, on ouvre les cadeaux.

On fête le réveillon de Noël de l’année 2003.

A Paris, au siège de l’Agence Spatiale Européenne, on célèbre un tout autre événement : L’arrivée à destination de la sonde « Mars Express », la première mission martienne de l’histoire de la conquête spatiale jamais lancée par l’Europe.

A son bord, les français ont embarqué « OMEGA », un spectro-imageur de 29 kilos capable d’analyser et de cartographier la minéralogie de la surface de Mars sans avoir besoin de poser l’appareil sur le sol de la planète.

La sonde Mars Express va faire le tour de Mars, sans s’arrêter, pendant au moins un an martien, c’est à dire deux années terrestres.

On pense même qu’elle va pouvoir fonctionner deux fois plus longtemps, ce qui lui ferait battre le record du nombre de tour de Mars : 4672 tours !!

OMEGA a quitté Baïkonour au Kazakhstan en juin 2003 à bord d’une fusée Soyouz-Fregat à quatre étages.

Après un voyage de 400 millions de kilomètres qui a duré près de sept mois, la sonde « Mars Express » et son passager OMEGA sont arrivés dans la banlieue de Mars.

La mise en orbite de la sonde est une opération très délicate. Il faut d’abord doser son freinage pour qu’elle ne dépasse pas Mars et qu’elle ne risque pas de se perdre dans l’espace interplanétaire. Il faut ensuite la décélérer, juste ce qu’il faut, pour qu’elle soit happée par le champ de gravité martien. Il faut enfin effectuer des ajustements chirurgicaux pour qu’elle rejoigne son orbite de travail, précisément calculée par les scientifiques responsables de la mission.

L’orbite de la sonde est une ellipse dont le point le plus proche se situe à 260 kilomètres de la planète et le point le plus éloigné à 11560 kilomètres. La sonde met 7 heures 30 minutes pour parcourir le périmètre complet de l’ellipse, mais elle ne peut travailler qu’une heure et demi à chaque tour parce qu’elle est plus souvent loin de la planète, qu’à une distance qui lui permet de recueillir des informations.

Elle n’utilise pas les six heures qui lui restent à chaque tour pour faire une petite sieste ! Elle en profite pour pointer son antenne en direction de la Terre, et ainsi, nous transmettre ses précieuses données.

A chaque période d’une heure trente d’observation scientifique, Mars Express tourne sur elle-même et dirige ses instruments vers la surface, OMEGA entre alors en activité.

OMEGA (Observatoire Martien pour l’étude de l’Eau, des Glaces et de l’Activité), mis au point par l’Institut d’Astrophysique Spatiale d’Orsay, est un spectromètre, c’est à dire un appareil qui mesure l’abondance des constituants d’un corps.

Son travail consiste à analyser la lumière solaire réfléchie par la surface de Mars, dans la gamme de la lumière visible et du rayonnement infrarouge, et de nous envoyer les spectres de toutes les zones de la surface de Mars qu’il balaye.

Sur Terre, à l’Institut d’Astrophysique Spatiale d’Orsay mais aussi à Nantes, au Laboratoire de Planétologie et Géodynamique de l’Université, les chercheurs vont exploiter les spectres envoyés par OMEGA, pour produire, entre autre, une superbe carte de la composition minéralogique du sol de Mars.

Produire une telle carte nécessite des années de travail des chercheurs impliqués dans la mission, tant les données sont difficiles à interpréter.

Il faut déjà éliminer l’influence de l’atmosphère traversée par les ondes, il faut aussi comprendre et soustraire l’effet d’altération des roches et de la poussière qui les recouvre, il faut enfin discriminer le signal reçu d’une zone de plus de 100 mètres de la surface de Mars qui n’est pas forcément homogène du point de vue de la composition minéralogique.

Sur cette carte, les zones colorées représentent les parties de la surface de Mars qui ont été balayées par la sonde, dont OMEGA a recueilli les spectres, qui eux même ont été exploités en laboratoire.

Cette carte est une étape intermédiaire à l’élaboration du produit final, puisqu’elle représente le travail effectué sur les six premiers mois de la mission. Quand la sonde aura couvert toute la surface de la planète, la carte sera alors entièrement colorée.

Ici, les différentes couleurs représentent les différences d’altitudes des terrains cartographiés. sur Mars. Le choix des couleurs est totalement arbitraire, on parle pour cela de carte en « fausses couleurs ».
Par exemple, on a représenté en rouge les terrains de hautes altitudes, et en bleu les terrains de basses altitudes. Ce critère d’altimétrie est déduit de l’intensité de l’absorption du gaz carbonique contenu dans l’atmosphère de Mars. Plus le terrain est bas, plus la quantité d’atmosphère traversée est grande et plus l’absorption détectée dans le spectre va être forte. Inversement, plus le terrain est élevé, plus la quantité d’atmosphère traversée est faible et moins l’absorption sera forte.

Cette étape est indispensable pour aboutir à l’interprétation des signatures caractéristiques de chaque minéral présent en surface.

En effet, lorsque chaque spectre est débarrassé des effets parasites, les chercheurs peuvent alors travailler sur son interprétation minéralogique.

Pour savoir quel minéral se rattache à tel spectre, il suffit de comparer le spectre envoyé par OMEGA, bien nettoyé, à celui d’un échantillon terrestre équivalent.

On en est sûr, il n’y a pas de minéral sur Mars qui n’existerait pas sur Terre !

Construire une telle carte de la surface de Mars revêt une importance capitale pour l’avenir de la conquête spatiale. Elle va permettre aux scientifiques de choisir judicieusement les prochains sites d’atterrissage des futures missions martiennes qui ont pour objectif de rechercher d’éventuelles traces de vie.

Il est fascinant de voir que nous sommes en présence d'un cliché de la science en action.

Cette carte est un moment de l'aventure martienne. Avant il y avait l'inconnu.

Quand les données collectées par Omega auront été totalement décryptées, une toute autre cartographie nous sera offerte. Ce document intermédiaire sera alors le témoin d'une méthodologie, l'illustration d'un savoir faire scientifique.

Rendu obsolète par les résultats définitifs cette cartographie intermédiaire nous restera comme une sorte de portulan martien. Il ne faut pas perdre de vue que le mobile de toutes ces recherches est de comprendre et d’anticiper l’histoire et l’évolution de notre planète, la Terre.

Cette carte est exposée au Muséum d’Histoire Naturelle de Nantes, dans le cadre de l’exposition « Mars : exploration d’une planète » qui est présentée d’avril 2005 à janvier 2006. »