10 questions à Audouin Dollfus sur l'exploration de notre système solaire. La conquête de notre système solaire n'a jamais été aussi intense avec de smissions qui se multiplient en direction de toutes les astres, Soleil, planètes, satellites et même comètes : Soho, Messenger, Venus Express, Phoenix, Mar Reconnaissance Orbiter, Mars Global Surveyor, Cassini-Huygens, New Horizons, etc ... On fait le point de nos connaissances actuelles et à venir avec Audouin Dollfus, spécialiste du système solaire et astronome honoraire à l'OBServatoire de Paris Meudon !
Propos recuellis en Avril 2006 ...(Audouin dollfus est malheureusement décédé le 1er Octobre 2010, à l'âge de 86 ans)
Audouin Dollfus, vous êtes astronome honoraire à l’Observatoire de Paris-Meudon, spécialiste du système solaire. Vous avez notamment permis d’établir la composition chimique du sol martien et lunaire, vous avez également découvert Janus, satellite de Saturne.
I / Aujourd’hui, les robots Spirit et Opportunity de la mission Mars Exploration Rover sont sur place pour étudier au mieux les caractéristiques de la planète rouge. La mission est un grand succès car l’autonomie des robots dépasse toutes les espérances, ils ont ainsi pu constituer une très grande base de données.
L’Europe est également présente avec sa mission Mars Express, toujours en activité. Mais concrètement, quelles découvertes doit-on à ces missions ?
Les robots martiens Spirit et Opportunity ont remarquablement réussi les missions techniques et scientifiques qui leurs ont été confiées. Pour la première fois, il a été possible de faire des études chimiques minéralogiques, pétrographiques, cristallographiques sur les roches et grains de matière à la surface du sol martien. Et ceci en se déplaçant sur le terrain pour aller à la rencontre des points intéressants.
Les connaissances acquises de la sorte permettent d’une part de comprendre la nature des terrains, de reconstituer leurs passés géologiques et de remonter à leurs origines, d’autre part de recenser les ressources disponibles sur les lieux, en particulier en ce qui concerne l’eau, pour la conduite des opérations futures à la surface de Mars.
II / La NASA a également envoyé en 2005 une nouvelle sonde vers Mars qui s’est mise en orbite très récemment : Mars Reconnaissance Orbiter. En 2008, la mission Phoenix devra également se poser sur le pôle nord martien. Que peut-on espérer de ces nouvelles missions ? Quels en sont les objectifs et en quoi diffèrent-ils de la précédente mission Mars Global Surveyor ?
Les premières sondes martiennes orbitales Mariner et Viking américaines et MARS soviétiques ont dégagé les propriétés générales de la surface planétaire, la géographie, la géomorphologie des lieux. Elles ont identifié les effets du volcanisme, de l’impactisme, de l’érosion, de l’écoulement liquide, de l’interaction avec l’atmosphère. Elles ont permis de reconstituer l’évolution de ces différents processus et de leurs influences respectives en remontant dans le temps, et par conséquent de schématiser les phases successives qui ont marqué l’évolution de la planète depuis sa formation et sa solidification initiale jusqu’à nos jours. Ce travail fondamental est très remarquable.
Les nouvelles missions en orbite avec la sonde européenne Mars Express et les sondes américaines Mars Global Surveyor et Mars Reconnaissance Orbiter sont d’une autre nature. Avec les très puissantes caméras de bord, les radars et les lasers, elles se proposent une analyse très fine de la surface, à l’échelle décamétrique, puis métrique et même centimétrique, afin de découvrir des sites intéressants parce qu’ils sont l’objet de circonstances particulières ou le siège de phénomènes spécifiques. Leurs analyses permettent d’éclairer des processus particuliers à l’œuvre sur la planète et de servir aux explorations futures. Les autres instruments de télédétection à bord permettent un relevé plus global et une cartographie à distance de données fondamentales relevant de la composition, de la minéralogie, des modifications de l’état physique.
III / Les Etats-Unis projettent à moyen terme d’envoyer des hommes fouler le sol de Mars. Nous savons déjà que les hommes ont la technologie pour le faire, ce n’est plus qu’une question de budget. Le voyage est très long (18 mois minimum pour un aller et retour) et nous ne savons pas comment l’homme peut se comporter dans un tel état de solitude et de promiscuité. Le jeu en vaut-il vraiment la chandelle ?
A ce jour, nous ne disposons pas de la technologie nécessaire pour envoyer des hommes séjourner sur Mars. L’opération demande des techniques et des connaissances qui font défaut. Il est proposé de passer par l’étape d’une station habitée permanente sur la Lune. Celle ci permettrait d’acquérir des techniques et des compétences.
Du point de vue de l’humain, les Américains ont moins d’expérience que les Russes. Le remarquable séjour de Poliakov dans la station Mir, de plus de 400 jours, a ouvert la voie. La station orbitale ISS permet des compléments. Mais l’expédition martienne demande un voyage beaucoup plus long, suivi d’une opération de débarquement, d’une longue survie au sol, d’activités programmées, d’un réembarquement puis d’un retour. Ces opérations successives, dont chacune doit être réussie, imposent sur les individus des contraintes qui ne sont pas encore mesurées.
IV / Du point de vue purement scientifique, quel intérêt peut apporter une telle aventure ? La question a déjà été soulevée par Serge Brunier dans son livre : « Impasse de l’espace, à quoi servent les astronautes ? ». N’y a-t-il pas des motivations cachées pour les Américains (politiques, militaires, …) derrière cette « astronomie du spectacle » ?
Du point de vue scientifique, il est évident que les recherches de science sur Mars s’orientent délibérément vers une exploration robotisée à distance. Les astromobiles Spirit et Opportunity sont des exemples. Les développements de la télé-activité, des drones, des robots, des micro-robots en réseau, des maillages de détecteurs sont en pleine expansion, pour toutes sortes de raisons. Leurs utilisations à la surface de Mars offriront des applications prestigieuses accompagnées des retours pour la science.
Si la présence d’hommes peut s’ajouter sur place à ce déploiement de télé-science, et si ces visiteurs sont en état de faire eux-mêmes de la science, il y aura un gain, c’est évident. Cela vaudra en particulier pour les études délicates, difficiles à robotiser, par exemple celles relevant de la biologie, des recherches concernant la vie martienne ou de ses vestiges.
Serge Brunier, dans son ouvrage, invoque un argument mal choisi. Pour lui, l’exploration de la Lune par les astronautes n’a rien apporté qui n’aurait pu être fait par des moyens automatiques. Il faut cependant apprécier le choix des échantillons lunaires recueillis sur les lieux par les astronautes et par conséquent la valeur de leurs analyses dans les laboratoires terrestres pour se convaincre que les connaissances sur la Lune y ont gagné. Une opération équivalente automatisée, avec choix sur place et retours programmés, se serait étalée sur des dizaines d’années.
Quant aux motivations réelles de l’envoi d’êtres humains sur Mars, il est d’abord évident que, tel que présentées actuellement, il y a « astronomie de spectacle ». Derrière la scène, on trouve de nombreux éléments entremêlés, politiques, industriels, économiques, militaires, nationaux, dont certains sont inquiétants et dont tous ne peuvent être avoués.
Mais, au-delà de l’arrière scène et du spectacle, une raison profonde demeure, qui est la réponse à un rêve de l’humanité, ancestral, inscrit au plus profond des imaginaires. Aller sur Mars est une pulsion qui se reconnaît dans l’exploration de la Terre, la conquête de l’air, celle des pôles, de l’Himalaya, de la Lune. Répondre à de telles attentes sera une conquête parmi les exploits de l’humanité. Ce sera une satisfaction, une fierté et même une gloire pour ceux qui auront permis la réussite.
Toutefois, s’agissant de valeurs s’inscrivant dans les subtils et magnifiques replis de l’intimité humaine, il se pourrait bien que l’attente même change de nature. Devant les déploiements sans précédents de la robotisation martienne, affirmant à l’homme sa télé-présence, une pulsion d’une autre nature pourrait bien se faire jour. On pourrait voir se dégager de la fierté a découvrir qu’une planète toute entière peut être télé-possédée, sans même qu’il soit nécessaire d’y exposer une seule vie humaine.
Mais alors, devant cette triomphante conquête matérielle, d’autres questions pourraient bien se faire jour. S’il n’y a pas réponse au rêve de la présence humaine, quels bienfaits cette télé-présence impersonnelle offrirait-elle à l’humanité ? Sans doute on fera gagner en science, avec l’exploration d’un nouveau monde. Mais l’opération sera très longue et la soif de connaissance assez tôt satisfaite. Sans autre réponse convaincante, et s’il doit rester quelques éléments inavoués dans quelques motivations profondes, l’interrogation pourrait demeurer.
V / Les Européens ne sont pas en reste. En 2011, le robot Pasteur de la mission Exomars, conçu par l’ESA, sera en charge de détecter la vie sur Mars ! Pourtant, un scandale a éclaté il y a peu de temps, faisant la une des médias : Les sondes américaines, mal stérilisées, ont contaminé le sol martien de bactéries terrestres qui, à la surprise générale, semblent pour le moment résister aux conditions de surface ! Cela peut-il avoir des conséquences néfastes pour l’exobiologie sur Mars ? Comment faire désormais la part des choses entre une bactérie terrestre et la découverte d’une éventuelle bactérie martienne ?
S’agissant de la présence de la vie ailleurs que sur la Terre, nous touchons là vraiment à une interrogation elle aussi parmi les plus profondes dans les pulsions de la personne humaine. Sommes-nous seuls dans l’univers ? Le processus biologique qui a fait apparaître la vie sur la Terre se retrouve-t-il ailleurs, ou bien sommes nous un cas unique et d’exception ?Le problème de l’exobiologie s’est d’abord posé dans des termes aussi simples.
Avec des progrès dans la connaissance, on réalise déjà que, à l’instar de la vie terrestre, de multiples processus infiniment subtils et complexes peuvent entrer en action dans l’évolution de la création toute entière. La planète Mars s’offre à des recherches de cette nature. On est heureux que l’Agence Spatiale Européenne ESA se soit engagée dans ces études.
Dès après la fin de la deuxième guerre mondiale, on avait appris par l’observation télescopique que la planète Mars paraissait susceptible d’héberger la vie. On pensait même à l’époque que l’environnement à la surface de l’astre y était très favorable. Avant même les débuts des premières sondes spatiales pour atteindre la surface de l’astre, le problème de la contamination biologique de la planète a été évoqué. Craignant la prolifération de microbes terrestres apportés par les sondes et susceptible de brouiller la recherche d’une vie indigène, une commission internationale a recommandé et supervisé la stérilisation des sondes spatiales martiennes. Le problème, à l’époque de la guerre froide, a cependant un peu dégénéré, lorsque les forces antagonistes en présence ont joué de la surenchère pour compliquer la tâche de l’adversaire.
Dans la suite, lorsque qu’il est apparu plus clairement que la surface du sol martien n’est pas très propice à la prolifération de microbes terrestres, les tolérances de stérilisation ont été relaxées, tout en conservant un niveau raisonnable.
VI / Les missions d’exploration du système solaire ont le vent en poupe en ce début de millénaire. Ainsi, le 19 Janvier 2006, la sonde américaine New Horizons s’est envolée vers Pluton, qu’elle rejoindra en 2015. Qu’avons-nous à apprendre de Pluton ? Quel intérêt représente Pluton pour les astronomes, alors que se pose de plus en plus la question de sa légitimité en tant que planète ?
L’exploration des corps planétaires qui peuplent le Système Solaire répond, elle aussi, à une quête ancestrale d’inconnu et de mystère. L’attente s’est fait jour dès l’invention de la lunette d’approche, lorsque Galilée, en 1610, identifia les astres errants à des mondes semblables à la Terre. Le désir de savoir ce qui se passe sur ces mondes s’est amplifié lorsque, en 1655, Christiaan Huygens entreprit d’examiner les planètes avec une lunette énormément plus grossissante.
Cette soif de connaître entra dans une phase nouvelle au milieu du XXème siècle avec l’apparition des techniques spatiales. Les ressources de l’observation à distance avec des sondes en survol, en orbite, en atterrissage se prêtent admirablement à l’étude des planètes. Il en est résulté une action intense de la part des agences spatiales pour analyser tous les objets célestes qui gravitent dans le Système Solaire, planètes, satellites, astéroïdes, comètes, anneaux, poussières. Cette remarquable entreprise marquera notre époque.
Pluton manque encore sur la liste. La lacune se doit d’être comblée. Peut être l’astre et son compagnon Charon ne présentent-ils rien d’exceptionnel, mais tous les autres corps visités dans le Système Solaire à ce jour ont chaque fois révélé des surprises et conduit à des découvertes.
VII / Il y a plus d’un an, la sonde Huygens se posait avec succès sur Titan, plus gros satellite de Saturne. Ce fut un succès considérable et une victoire pour notre technologie. Les données recueillies sont toujours en cours d’analyses, et leur interprétation devrait encore occuper les astronomes pendant plusieurs années … Aujourd’hui, qu’avons-nous appris de Titan grâce à cette mission ?
La sonde Cassini est toujours opérationnelle, quels en sont les prochains objectifs ?
Le satellite Titan de Saturne, découvert par Huygens en 1655, est éloigné de la Terre et couvert de nuages. Ce qui se passe sur ce corps céleste était donc difficile à connaître. Mais il semblait que l’environnement de surface puisse être compatible avec des développements de processus biologiques, d’ou un grand intérêt pour son étude.
Lorsque la sonde spatiale de l’ESA « Huygens » s’est détachée du gros module porteur de la NASA « Cassini », elle est entrée dans l’atmosphère de Titan toutes caméras en marche, tous capteurs connectés, elle s’est parachutée, elle s’est posée sur le sol.
Elle a projetée sur les écrans de nos télévisions le paysage titanesque de la surface de l’astre.
Le succès est total. L’astre a donné la composition de son atmosphère, bien précisée, la nature des nuages, identifiée, les voiles dans l’atmosphère, chimiquement analysés. La surface de l’astre a révélée une topographie comprenant différents types de terrains. On a vu l’action des liquides. La physico-chimie de l’environnement invite à de nouveaux travaux, s’agissant de biologie planétaire.
La sonde « Huygens » a maintenant fini son ouvrage mais « Cassini » continue de graviter autour de Saturne. Décrivant lentement de larges orbites, l’engin s’approche, contourne et s’éloigne. Les instruments de bord examinent les anneaux, en prennent des images, en gros plan, par dessus, par dessous, exactement dans le plan. Les nappes de matière sont vues de face, en contre-jour, par transparence. Les satellites sont survolés, de près ou de loin, aux caprices des orbites, et chaque fois examinés.
VIII / Les quatre satellites galiléens de Jupiter (Io, Europe, Ganymède et Callisto) représentent un immense intérêt, voire un dernier espoir, pour la recherche de la vie dans le système solaire. Pourtant, alors que Mars est la cible de toutes les attentions et que sondes et robots se multiplient à sa surface, la mission JIMO (Jupiter Icy Moons Orbiter) vient d’être repoussée aux calendes grecques par la NASA, faute de budget … Pourquoi un tel choix dans les priorités ? N’est-ce pas dommageable pour la science ?
L’hydrogène est le corps le plus répandu dans l’Univers. L’oxygène est l’un des plus abondants parmi les autres constituants. Lorsque des atomes d’hydrogène et d’oxygène entrent en présence, ils peuvent former de l’eau. Ce corps est donc très abondant dans le Système Solaire. A la distance de Jupiter, l’eau vient en glace. Les satellites de Jupiter sont pour une très large part constitués de glace. Et comme l’eau est nécessaire au développement de la vie, on voit l’intérêt d’étudier autour de Jupiter des satellites riches en glace.
D’autant plus que la glace peut y devenir liquide et cette circonstance favorise les processus biologiques. La glace très froide est solide comme une roche de silicates. Mais, autour de Jupiter, les perturbations mutuelles entre satellites entraînent des déformations dans les globes, sources d’échauffements internes. La glace peut aller jusqu'à fondre et, sur Europa en tout cas, un océan souterrain paraît démontré, sous le manteau de glace.
Une mission spatiale appropriée, JIMO, a été décidée en Amérique. Mais en matière spatiale, une décision est rarement définitive. L’imbrication des contingences est extrême. Les contraintes sont techniques, financières, industrielles militaires, politiques, nous l’avons vu. Chacun de ces facteurs varie selon les conjonctures. Les décisions fermes se remplacent mutuellement. Même une réalisation très avancée, avec financement assuré, peut être remis en question. On a vu des accidents avec leurs conséquences, tels ceux survenus aux navettes.
La fin du XXème siècle a vue de grandes priorités accordées à la science, spécialement pour l’exploration de la Lune et des planètes. L’Amérique propose maintenant la priorité d’un nouveau grand déploiement technique pour s’installer sur la Lune puis aller vers Mars. Le choix paraît ferme. La décision entre, comme toutes les autres, dans le domaine ou s’affronte les imbrications des conjonctures.
IX / Vénus est également une cible de choix pour les astronomes. La sonde Venus Express s’est en effet rendue et mise en orbite autour de l’étoile du berger, afin d’en étudier le climat extrême et élucider certains mystères, comme les raisons de son climat infernal ou encore la vitesse exagérée de son atmosphère. Peut-on également espérer que l’étude de Vénus puisse nous renseigner sur ce que risque la planète Terre, en matière d’emballement de l’effet de serre et de bouleversement climatique, et provoquer enfin une prise de conscience mondiale sur la question de la protection de l’environnement ?
La planète Vénus est de dimension comparable à la Terre. Elle s’est formée plus proche du Soleil et par suite avec un matériau légèrement différent puisque la composition de la nébuleuse primitive varie avec la distance au Soleil. Mais cette différence est insignifiante. Il y a, au delà de cette similitude, une grande différence entre Vénus et la Terre. Son atmosphère est d’une autre nature. Plus proche du Soleil, la planète reçoit plus de chaleur. La faible différence suffit à enclencher pour l’atmosphère une évolution totalement différente.
Pour la Terre, l’atmosphère relativement ténue se trouve composée d’azote avec un peu d’oxygène. Sur Vénus, on découvre une atmosphère cent fois plus dense, surchauffée, faite de gaz carbonique avec un peu de sulfures. Le surcroît d’échauffement solaire a vaporisé l’atmosphère primitive, activé le dégazage par le sol. La composition devenue différente a constitué un équilibre thermique particulier ; la chaleur dégagée par le sol est piégée efficacement, ce qui accentue la différence. Avec Vénus, on prend conscience de la fragilité des équilibres dont dépendent les propriétés d’une atmosphère. L’enseignement vaut pour la Terre.
Vénus a déjà fait l’objet de plusieurs missions d’exploration par des sondes spatiales. L’apport a culminé avec les exploits des engins soviétiques VENERA 9 et 10. Ces sondes, en octobre 1975, ont traversé l’atmosphère, se sont posées sur le sol et ont transmis de nombreuses données incluant des images à la surface de l’astre. Plus tard, la sonde VEGA a largué dans l’atmosphère vénusienne des ballons de conception française et ceux ci ont été transportés par le vent qui règne dans les hautes couches de l’enveloppe atmosphérique.
X / L’étude des comètes est également en plein essor. Ces antiques corps célestes appartenant à notre lointain voisinage (ceinture de Kuiper, nuage de Oort) contiennent en effet de précieux indices sur la formation et la jeunesse de notre système solaire. Après les capsules Stardust (qui a recueilli des grains de poussière de la chevelure de la comète Wild 2 en 2002) et Deep Impact (qui a impacté la comète Tempel 1 afin de percer les secrets des noyaux cométaires), y a –t il de nouveaux projets en cours dans ce domaine prometteur de l’astronomie ?
La nébuleuse primitive ou plus correctement le disque d’accrétion proto-planétaire qui entourait le Soleil lors de la formation initiale était constitué essentiellement de glace et de grains de matière. Ces matériaux se sont agglomérés pour constituer des myriades de petits corps, agrégats de glace, roches et poussières. Ces astricules gravitent lentement à grande distance autour du Soleil. Avec la distance, l’isolement et le froid, ils ont gardé jusqu'à nos jours et sans trop d’altération la composition des matériaux mêmes qui furent ceux des origines.
S’il advient que le lent mouvement de révolution loin du Soleil soit perturbé comme peut le faire une collision ou le rapprochement d’une étoile, le petit corps peut se trouver projeté vers l’intérieur du Système Solaire. En se rapprochant de la Terre il devient visible dans le ciel ou dans nos télescopes. Moins éloigné du Soleil il s’échauffe, la glace s’évapore, des poches explosent, des particules, des gaz et des poussières sont éjectés. Repoussées par le rayonnement solaire, les plus petits éléments forment une queue. L’objet glacé devient comète. Le noyau et la queue s’offrent alors à l’analyse de la lumière et celle ci donne la composition, reliée à celle de la matière première.
Pour progresser plus en avant, on peut maintenant aller y voir. C’est ce que fit l’Agence Spatiale Européenne ESA en 1986, en envoyant par un lanceur soviétique la sonde spatiale « Giotto » traverser la queue de la comète Halley et photographier son noyau. D’autres expéditions cométaires ont suivi, vous en citez quelques unes. La plus importante à venir paraît être « Rosetta », autre mission de l’ESA. La sonde doit accompagner une comète dans son périple vers le Soleil. Elle verra s’allumer les foyers d’éjection de matière tandis que le corps s’animera à l’approche du Soleil.
