Volant maintenant en formation avec l'astéroïde Bennu, la sonde spatiale OSIRIS-REx passera les dix-huit prochains mois à surveiller ce morceau vierge du système solaire primordial: cartographier sa composition, étudier ses mouvements et déterminer le pourquoi et le comment d'objets similaires. Cette première enquête est en prévision du Jour de l’indépendance 2020, lorsque l’engin spatial - de la taille d’un camion UPS mobile en tant que colibri - fera pression sur son mécanisme de collecte d’échantillons contre Bennu pour qu’il ramène à la maison une boîte scellée d’astéroïde de qualité supérieure, classé A analyses dans les laboratoires du monde entier.
«Nous aurons vu Bennu d'un point de lumière, puis une fois de retour sur Terre, jusqu'aux atomes qui le constituent. C'est assez incroyable. Il n’ya pas d’autre organisme dans lequel cela soit vrai », déclare Dante Lauretta, le chercheur principal de la mission, depuis son bureau du Lunar and Planetary Laboratory de l’University of Arizona. Il réfléchit un instant et ajoute: «Peut-être Wild 2.»
La comète Wild 2 a été échantillonnée par la mission Stardust de la NASA en 2004. Il s'agissait de la première mission de retour d'échantillons de l'agence depuis le programme Apollo, bien qu'elle n'ait pas abordé l'audace de ce que Lauretta et son équipe accomplissent à Bennu. La poussière d'étoile a recueilli des particules dans le sillage de la comète, dont la plus grande faisait environ un millimètre, et a trouvé des acides aminés essentiels à la vie, modifiant ainsi la compréhension scientifique de la formation des comètes. OSIRIS-REx, quant à lui, emportera jusqu'à 4 kg de l'astéroïde carboné. Il est impossible de prédire ce que sa carrière révélera, car on pense que les constituants de Bennu sont plus âgés que le système solaire lui-même, mais étudier un matériau aussi ancien est susceptible de combler les lacunes de nos modèles de formation du système solaire et de la voie qui a finalement conduit à à la vie sur Terre.
Image de l'astéroïde Bennu prise par la sonde OSIRIS-REx le 16 novembre 2018 à une distance de 136 km. (NASA / Goddard / Université de l'Arizona) Les missions de retour d’échantillons ressemblent exactement à ce qu’elles sont: capturer un spécimen céleste dans son habitat naturel et le ramener à la maison pour analyse. Bien que les scientifiques planétaires aient travaillé avec de la magie avec des atterrisseurs et des rovers, leurs proxys mécaniques sont encore limités par la science qu'ils peuvent faire. Les charges scientifiques des robots sont limitées en masse et en puissance, alors que les spectromètres sur Terre peuvent avoir la taille d'un bâtiment. Un synchrotron peut avoir un kilomètre de diamètre. Ce sont des tailles de Star Trek. L'idée derrière le retour d'échantillon est que si nous ne pouvons pas amener les outils à la cible, nous allons amener la cible aux outils.
«J'étais dans ce bâtiment en 2008 lorsque l'atterrisseur Phoenix était sur la surface martienne, et les premiers scoops de Mars ne seraient pas libérés du bras robotique aux fins d'analyse», explique Lauretta. «Ils ont finalement compris. Ils l'ont réchauffé, puis il est sorti et s'est dirigé vers le spectromètre de masse, et nous nous sommes grattés la tête et avons essayé de lui donner un sens. Et je me suis dit: si j'avais un grain que je pourrais extraire de cet écope, je pourrais vous donner cent fois plus d'informations que ce que vous venez de recevoir de cet instrument.
Tous les domaines d'étude planétaire ne sont pas avancés par l'analyse d'échantillons. Un géophysicien qui espère comprendre un objet planétaire n’atteindra peut-être pas d’abord une pelle de régolithe extraterrestre. La NASA a une cadence d'exploration établie pour comprendre les corps planétaires: survol, orbiteur, atterrisseur, rover, mission de retour d'échantillons puis mission humaine. La lune a coché chaque case. Mars 2020, le prochain rover de la NASA qui doit être lancé dans son année éponyme, va commencer le processus de mise en cache des échantillons. Il mettra de la terre sur Mars pour qu'un futur atterrisseur se rassemble et rentre chez lui. Après cela, vous envoyez des astronautes.
«Pendant des décennies, les échantillons manquaient de manière flagrante dans l'étude de Mars», explique Lindy Elkins-Tanton, directrice de l'école d'exploration de la terre et de l'espace de l'Arizona State University. «Aussi avancé qu’il soit avec l’instrumentation à distance, il est étonnant de constater combien nous en apprenons plus lorsque nous l’avons entre les mains. Il n'y a pas de substitution possible.
Bien que les scientifiques planétaires étudient les météorites martiennes pour mieux comprendre l’histoire de cette planète, elles ne peuvent répondre à la question de savoir si Mars a jamais été une demeure de la vie. De plus, les scientifiques ne savent pas précisément où et quand les échantillons ont été créés avant de s'écraser sur Terre. Bien que les météorites de Mars découvertes sur Terre puissent être datées avec précision, elles sont considérées comme un échantillon probablement biaisé, jeune par rapport à la surface martienne.
Elkins-Tanton fait partie de l'équipe scientifique Mars 2020 et est l'investigateur principal de la mission Psyché de la NASA, qui consistait à étudier un astéroïde en métal, considéré comme un noyau planétaire, qui devrait être lancé en 2022. Elle a indiqué que les scientifiques échantillons de matières organiques et leur composition isotopique. Une telle étude des rapports d'isotopes donnerait une indication forte de savoir si le matériau a été créé par la vie.
Les chercheurs ont également daté l'échantillon, "quelque chose que nous ne pouvons pas faire avec une précision avec des robots", dit Elkins-Tanton. «Les laboratoires d'isotopes ont besoin d'un très bon travail pour obtenir l'âge exact d'un grain minéral ou d'une roche supérieure.» Les scientifiques manquent actuellement de dates absolues pour les roches à la surface de Mars. «Des échantillons aideraient à résoudre certains de ces problèmes de longue date. arguments permanents au sujet de quand Mars était humide. Quelles ont été les différentes époques, les époques d'activité chimique différente à la surface de Mars?
Les engins spatiaux de toutes les saveurs sont intrinsèquement limités par le matériel scientifique qu’ils pilotent. À son arrivée à Jupiter en 1995, Galilée avait 10 ans d’instrumentation. Bien que la technologie ait fait un bond en avant au cours de cette décennie, le pauvre vieil homme Galileo ne pourrait rien en tirer. Les échantillons de missions, par contre, sont essentiellement à l'épreuve du temps, explique Ryan Zeigler, conservateur des échantillons Apollo à la NASA. Au fur et à mesure que la technologie avance, des échantillons peuvent être extraits du stockage et revisités pour de nouvelles analyses.
«J'ai grandi dans la science lunaire avec une lune très sèche, dit-il. «Sur Terre, presque chaque roche contient un minéral avec de l'eau liée à l'intérieur. Mais lorsque les scientifiques ont examiné les échantillons d'Apollo, ils ne l'ont pas vue. »Ce manque d'eau a été pris en compte dans les modèles de formation de la lune, de son évolution et, à son tour, d'une suggestion de la composition de la Terre. «Et puis, il y a dix ans, nous avions de meilleurs instruments et nous avons examiné à nouveau les verres et les minéraux contenus dans les échantillons lunaires et avons trouvé de l'eau dans les deux.» Les modèles lunaires ont dû être retravaillés. «S'il y a des substances volatiles dans la lune, l'hypothèse de l'impact géant est-elle viable? Oui, mais les scientifiques ont dû peaufiner la manière dont l'impact géant fonctionnait pour éviter les volatiles. C'était significatif.
De telles analyses porteront leurs fruits lorsque les astronautes y retourneront. «Envoyer quoi que ce soit sur la Lune coûte cher, donc toute utilisation des ressources que nous pouvons faire sur place est la clé. Et nous pouvons utiliser la composition de la lune à partir d'échantillons d'Apollo pour comprendre ce que nous pouvons utiliser. ”Zeigler explique que les métaux du régolithe lunaire pourraient être utilisés pour créer des habitats. L'eau pourrait aussi être extraite. «Les scientifiques ont mis au point une demi-douzaine de façons différentes de produire de l'oxygène à partir d'un sol lunaire, en utilisant les échantillons d'Apollo, à petite échelle, pour la pratique. Si je peux produire de grandes quantités d'eau sur la lune, ou d'hydrogène et d'oxygène, c'est du carburant pour fusées! Ce qui à son tour permet l'exploration humaine d'autres parties du système solaire. "
La sonde spatiale OSIRIS-REx de la NASA est dévoilée après le retrait de son capot de protection à l'intérieur de l'installation de maintenance dangereuse Payload au Kennedy Space Center en Floride, le 21 mai 2016. (NASA / Dimitri Gerondidakis) Tous les échantillons d'objets célestes sont manipulés et stockés par la Division de la recherche et de l'exploration d'astromatériaux du Johnson Space Center de la NASA à Houston. Chaque fois qu'un nouvel échantillon est collecté, de nouvelles installations sont construites pour s'adapter à sa source et maintenir l'échantillon isolé et sans tache. Bien que OSIRIS-REx ne retourne pas ses échantillons Bennu avant 2023, Johnson commencera bientôt la construction de nouveaux laboratoires destinés à héberger Bennu, ainsi qu'une partie de l'astéroïde Ryugu, qui sera bientôt échantillonné par la JAXA (Agence japonaise d'exploration aérospatiale). Hayabusa-2.
Le centre de la NASA a déjà mené des études sur la manière de stocker des échantillons de Mars. Il s’agit simplement de rapprocher suffisamment cette mission de la ligne d’arrivée pour mobiliser des grues et des bulldozers dans les nouvelles installations de stockage sur Terre. De même, la division astromatériaux surveille de près la mission japonaise Martian Moons Exploration (MMX), qui lancera en 2024 et échantillonnera la plus grande des deux lunes de Mars, Phobos.
Plus près de chez nous, il y a CAESAR, finaliste du programme New Frontiers de la NASA, qui échantillonnera la comète 67P / Churyumov-Gerasimenko en 2038 si son financement est approuvé. «Nous examinons déjà ce qu'il faudrait faire pour sélectionner des échantillons d'une comète», explique Zeigler. «Heureusement, nous avons beaucoup de temps, parce que c'est difficile. Il fait froid, il y a du gaz et des substances volatiles. Ce n'est pas impossible, mais cela va nous demander de réapprendre comment nous procédons ainsi et d'élaborer des protocoles pour traiter des types d'échantillons entièrement nouveaux. ”
Récupérer les échantillons sur Terre, bien qu’extrêmement difficile, n’est que la moitié de la bataille. La vraie science commence une fois qu’ils sont entreposés sains et saufs.
"Une des raisons pour lesquelles les échantillons d'Apollo sont toujours utiles à la science", dit Zeigler, "est parce que nous avons passé du temps et des efforts pour en prendre bien soin, afin qu'ils nous parlent de la lune et non de Houston."
David W. Brown est l'auteur de One Inch From Earth, l'histoire des scientifiques à l'origine de la mission de la NASA en Europe. Il sera publié l'année prochaine par Custom House.
