Les différentes étapes pour la découverte de la vie

Méthode de détection

 

Transit

La méthode du transit planétaire est une méthode de mesure de l'intensité lumineuse. Elle repose sur la mesure des faibles variations périodiques de la luminosité d’une étoile lorsqu’une planète passe devant elle. La largeur et la profondeur de la courbe obtenue après mesures de luminosité permettent d’avoir des renseignements sur l’exoplanète. En effet, connaissant le spectre de l’étoile, il est possible d’en tirer la valeur de son rayon, mais également des informations sur la composition chimique et la température de l’atmosphère de l’exoplanète.

 

Deux missions spatiales sont actuellement dédiées à l’étude, entre autres, des transits planétaires. Il s’agit de la mission Kepler de la Nasa (USA) et la mission Corot de l’Esa (France). En plus de nous donner des renseignements précieux sur la physique des étoiles, elles devraient nous permettre de détecter des planètes rocheuses dont des superterres (grosses planètes de composition comparable à celle de la Terre mais de masse beaucoup plus importante) et espérons-le, au moins une vraie exoTerre (planète en tout point semblable à notre Terre : taille, masse, composition, distance par rapport à son étoile, température…). On pourra alors réaliser des statistiques importantes pour la science concernant les probabilités d’apparition de la vie dans la Voie lactée. 

www.youtube.com/watch?v=xoGEF8BwJR4

 

Vitesse radiale

La plupart des exo planètes sont souvent trop petites et trop proches de leur étoile pour pouvoir être observées directement. 

Pour comprendre le principe de la méthode des vitesses radiales, prenons le cas le plus simple : considérons un système formé d’une seule planète. Disons que cette planète tourne autour de son étoile de façon circulaire. L’observateur se place dans le plan de ce cercle. Les lois de la mécanique céleste impliquent que l’attraction gravitationnelle de la planète sur l’étoile lui impose un mouvement de révolution autour du barycentre du système, le plus souvent à l’intérieur de l’étoile, de façon simple c’est l’effet que produit le marteau sur son lanceur (voir vidéo).

L’étoile va donc s’approcher puis s’éloigner de l’observateur, sa vitesse radiale va donc varier périodiquement. La lumière de l’étoile va alors subir un effet Doppler-Fizeau, c’est-à-dire que cette lumière qui est perçue par l’observateur va évoluer, elle passe périodiquement du bleu au rouge.

Si l’on dispose d’un spectroscope avec un pouvoir de résolution suffisant, on peut mesurer ce décalage et en déduire une valeur de vitesse radiale.

Presque toutes les planètes extra solaires connues à ce jour ont été découvertes grâce à cette méthode.

www.youtube.com/watch?v=4t5dK-veETA

 

Microlentille gravitationnelle

La microlentille gravitationnelle est une technique en astronomie utilisée pour détecter des exoplanètes  en utilisant l'effet de la lentille gravitationnelle. En général, les astronomes ne peuvent détecter que des objets lumineux qui émettent beaucoup de lumière (comme les étoiles) ou de larges objets qui bloquent la lumière de fond (nuages de gaz ou de poussière). Ces objets ne constituent qu'une infime partie de la masse de la galaxie. La microlentille permet d'étudier les objets qui n'émettent que peu ou pas de lumière.

 

Les moyens de transport

 

Plusieurs trajets permettant la découverte de la vie existent :

 

Les fusées

 

  • Delta : elle a été lancée la première fois en 1990 par la puissance américaine. Elle est utilisée par la NASA pour le lancement de leurs sondes spatiales ainsi que leurs satellites scientifiques. Elle a lancé la sonde Mard Pathfinder ainsi que les deux robots Spirit et Opportunity et le télescope Kepler.

  • Soyouz est un lanceur russe qui aujourd’hui permet de mettre en orbite les équipages de la station spatiale internationale ainsi que de les ravitailler. Le 27 décembre 2006, la fusée qui a lancé Corot est une version de la fusée Soyouz.

  • Saturn V a été utilisée pour les programmes Apollo et Skylab entre 1967 et 1973. Elle a donc permis d’aller sur la Lune et d’envoyer en orbite la station spatiale Skylab.

 

Puis il y a les rovers :

  • Mars Pathfinder est une sonde qui a été lancée le 4 décembre 1996 grâce à la fusée delta. Il a touché le sol martien le 4 juillet 1997 avec une vitesse de 15m/s. La difficulté à se poser est si importante qu'il a rebondi 15 fois avant de s'immobiliser. Cependant elle a pu envoyer 16000 images. Le petit véhicule Sojourner a débarqué 83 jours après l'arrivée de la sonde Pathfinder, elle aura pu envoyer 560 images vers la Terre.

  • La NASA a effectué en 2003 le lancement de Mars Exploration Rover ainsi que la composition de deux robots mobiles pour étudier la planète Mars. En été 2003, MER-A appelé Spirit ainsi que MER-B appelé Opportunity ont été lancés par la fusée delta II et ont attérri sur le cratère Gusev et sur Meridiani Planum.

  • Curiosity : le 26 novembre 2011 la fusée Atlas V a lancé Curiosity qui s’est posé le 6 aout 2012 sur le cratère Gale. Dans un premier temps, Curiosity rentre dans l'atmosphère martienne et entame une descente en parachute. Puis il se sépare de sa coiffe qui le protégeait au cours du voyage. Dans un troisième temps, il déclenche ses propulsions qui permettent de contrôler sa descente. Ensuite, il se sépare de sa grue qui lui permet de se poser en douceur. Pour terminer, il atteint la surface de Mars, en position pour démarrer sa mission.

 

Les télescopes

 

  • Le télescope Kepler : est une mission venant de la NASA lancée de la fusée Delta II depuis la base de Cap Canaveral en Floride en mars 2009. Elle a pour but de détecter des centaines de planètes dont des planètes aux caractéristiques proches de celles de la terre. Mais aussi d’observer plus de 100 000 étoiles.

  • Corrot est un télescope spatial qui déduit les structures internes, l’âge et la composition des étoiles grâce à leur comportement vibratoire. Il a découvert 15 planètes différentes tournant autour d'autres étoiles que le soleil ainsi que de nombreux modes de vibration.

 

Les futurs trajets :

  • Darwin : son lancement est prévu après 2014. Elle n’aura pas une orbite autour de la terre mais sera placée au-delà de la lune, à une distance de 1,5 million de kilomètres de la terre. Elle devra rechercher des planètes hors du système solaire et ayant des caractéristiques avec la planète Terre.

  • Terrestrial Planet Finder : est un système télescopique de la NASA capable de détecter des planètes extrasolaires propres à la Terre.

Moyens pour trouver la vie

 

 

Après le voyage passons aux moyens de trouver la vie sur mars.

 

Tout d’abord, les expéditions de viking 1 et viking 2 ont permis de tester l’atterrissage des rovers futurs. Il y a eu le rover Sojourner (11kg) en 1997 qui valida la technologie d’atterrissage et du déplacement ; suivi en 2004 par la mission Mars Exploration Rover. Cette mission est constituée de deux rovers se nommant Spirit et Opportunity et pesant chacun 185 kg. Puis la mission Mars Science Laboratory qui se déroule en ce moment même sur mars grâce au rover nommé Curiosity. Les deux dernières missions comportent en tout trois rovers équipés d’instruments très perfectionnés et résistants qui pourraient permettre de découvrir une vie sur mars mais à la seule condition qu'elle doit être faite comme on la connaît sur terre.

 

Schéma des instruments de Curiosity

 

 

  

Comparatif de taille entre les différents rovers

 

Le rover curiosity est beaucoup plus équipé que les deux autres, qu'on peut remarquer notamment par le poids : 185 kg pour chacun des deux rovers Opportunity et Spirit contre 900 kg environ dont 75 kg de matériel pour Curiosity. On peut remarquer aussi que Curiosity ne possède pas de panneaux solaires contrairement aux autres rovers. Mais pour faire avancer un rover il faut de l'énergie. Les chercheurs et autres ingénieurs qui travaillent dessus ont choisi de l'équiper d'un réacteur nucléaire qui fonctionne au plutonium 238, cela permet de palier aux problèmes lors des périodes nocturnes et d'hiver sur mars ou l'énergie est accrue.

 

Curiosity

 

Ce rover a été en partie conçu par des français.

En effet CHEMCAM est une invention française. CHEMCAM est un instrument d'analyse élémentaire des roches et des sols autour du Rover, jusqu'à 9 mètres environ. Il utilise la technique d'analyse spectroscopique. Un laser envoie de puissants tirs sur une cible, ce qui provoque la fusion du matériau et l'apparition d'un plasma que l'on détecte à distance en spectroscopie UV-visible. Cette nouvelle technique permettra de faire une première analyse sélective des roches environnantes de Mars sans avoir besoin de déplacer le rover. A partir des informations issues de CHEMCAM, le rover pourra alors se positionner près d'une roche afin de faire des analyses plus approfondies. L'expérience est aussi dotée d'une caméra (mastcam) qui fournit une image à haute résolution.

 

Le principe de fonctionnement de l'instrument est donc :

Viser un échantillon (distance entre 2-9 m)
Former une image de l'échantillon (autour de 750 nm).
Envoyer un faisceau laser vers cet échantillon
Collecter la lumière émise par l'échantillon pour une analyse spectrale.

Il y a beaucoup d'autres instruments à bord de Curiosity : 

Optiques

  • Mast Camera (Mastcam) camera

  • Mars Hand Lens Imager (MAHLI) microscope

  • Mars Descent Imager (MARDI) appareil photo

Spectromètres

 Un spectromètre permet de connaître l'abondance des minéraux de fer dans les roches et mesure également les différents états de ces minéraux (oxydation, propriétés magnétiques etc...). Il capte les différentes ondes émisent lors de la pulvérisation du laser.

  • Alpha Particle X-Ray Spectrometer (APXS) : spectromètre à rayons X et à particule

    Chemistry & Camera (ChemCam) : spectroscope laser

  • Chemistry & Mineralogy X-Ray Diffraction/X-Ray Fluorescence Instrument (CheMin) : diffractomètre et spectromètre de fluoresccence

  • Sample Analysis at Mars (SAM) : chromatographe, spectromètre infrarouge, spectromètre de masse

Détecteurs de radiations

  • Radiaton Assessment Detector (RAD) : détecteur de rayonnement

  • Dynamic Albedo of Neutrons (DAN) : détecteur de neutrons

Capteurs environnementaux

  • Rover Environmental Monitoring Station (REMS): station météo

 

Il y avait certains intruments présents sur les autres rovers comme APXS un microscope et différents spectromètres et bien sur des caméras pour se positionner et prendre le paysage. Les rovers opportunity et spirit avaient permis de découvrir qu'il y a eu une présence d'eau sur mars  qui aurait pu servir à l'apparition de la vie.