Un Filon De Gypse, Un Substratum Géologique Inédit Avec Litage(S) Et Un Début D'hivernage : Le Robot Martien Opportunity De Début Octobre 2011 À Mi-Janvier 2012

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Un filon de gypse, un substratum géologique inédit avec litage(s) et un début d'hivernage : le robot martien Opportunity de début octobre 2011 à mi-janvier 2012

16/01/2012

Auteur(s) :

Pierre Thomas

ENS Lyon - Laboratoire de Géologie de Lyon

Publié par :

Olivier Dequincey

Résumé Gypse et litages inédits sur Mars, au bord du cratère Endeavour.

Table des matières Sélection d'un site d'hivernage Découverte de filons de gypse dans les brèches Litages dans une falaise en bordure du Cape York

Nous avions laissé, le 5 octobre 2011, Opportunity explorer les bord du très grand cratère Endeavour (D= 22 km). Depuis, que c'est-il passé ?

Sélection d'un site d'hivernage

La première priorité, c'était de trouver un site pour passer l'hiver martien qui arrive. Pour cela, il fallait essayer de trouver une pente inclinée de 10 à 20°, exposée au Nord, pour qu'Opportunity puisse s'y arrêter quelques mois, en attendant que le bas soleil hivernal remonte sur l'horizon et fournisse assez d'énergie aux panneaux solaires très poussiéreux, et en espérant qu'un bon coup de vent les nettoiera. Pour cela, la NASA a dirigé Opportunity vers le Nord du Cape York, qui a de plus un intérêt géologique a priori : les spectro-imageurs en orbite y ont découvert des argiles (smectites ferrifères). Il y est arrivé fin novembre, a cherché, et a trouvé un site adéquat pour son hivernage. Il s'y est définitivement installé le 3 janvier 2012. La date de son redémarrage dépendra du nettoyage plus ou moins poussé que les tempêtes d'hiver auront fait sur ses panneaux solaires.

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Source - © 2011 NASA/JPL-Caltech Figure 1. Carte du trajet d'Opportunity depuis fin août 2011 jusqu'au 3 janvier 2012. Début octobre 2011, Opportunity a quitté les environs du petit cratère Odyssey (au SO de la carte). Début novembre (cercle vert), il a stationné quelques jours pour étudier un affleurement intéressant nommé Homestake (figures 3 à 7). Fin novembre et début décembre, il a à la fois fait de la géologie sur un petit escarpement orienté vers le NO, et cherché un site d'hivernage dans la surface délimitée par le rectangle vert. Ce site d'hivernage, nommé Greeley Haven, a été trouvé fin décembre, et Opportunity s'y est arrêté pour plusieurs mois, le 3 janvier 2012 (sol 2816).

Source - © 2011 NASA/JPL-Caltech Figure 2. Détail du trajet (ligne blanche) des mois de novembre et décembre 2011. Homestake se situe au niveau du cercle vert. La petite falaise orientée vers le NO qui traverse la photo presque en diagonale est l'objet des figures 10 à 17. Le dernier point blanc correspond au site d'hivernage atteint début janvier 2012, Greeley Haven.

Ce site d'hivernage, outre son orientation et son inclinaison, est intéressant : ce qu'il a découvert (rapidement, parce qu'il fallait absolument trouver un site d'hivernage avant fin décembre) pendant son trajet est géologiquement prometteur. La NASA, contrairement à son habitude, a été avare de résultats : quelques images sommairement commentées et quelques lignes de texte (sans données quantitatives) mises en ligne plus d'un mois après leur obtention pour donner des résultats d'analyses sur Homestake. Heureusement, il reste la possibilité de faire soi-même ses mosaïques avec les images brutes que la NASA met sur le web le lendemain de leur arrivée sur Terre, d'utiliser les mosaïques faites (et mises sur le web) par divers groupements d'amateurs éclairés et bien équipés, par exemple sur le forum Astrosurf, et d'en faire soi-même une étude « à chaud ». C'est ce que nous allons faire dans les paragraphes qui suivent.

Découverte de filons de gypse dans les brèches

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Source - © 2011 vaufrègesI3 sur Astrosurf - NASA/JPL-Caltech (sol 2761) Figure 3. Panorama à partir des images des sols 2761 et 2762 (soit les 1 et 2 novembre 2011). On est positionné sur une frontière géologique avec, à gauche, les terrains habituels qu'Opportunity parcourt depuis bientôt 8 ans. Les 4/5 à droite de l'image sont constitués de ce qui ressemble à cette formation rocheuse découverte 500 m plus au Sud, près d'Odyssey, en août 2011 et rappelant une brèche hydrothermalisée. Deux « filons » blancs ont attiré l'attention de la NASA : l'un dans le coin inférieur droit de la photo, et l'autre au centre de l'image, indiqué par un H. C'est ce deuxième filon, nommé Homestake, qu'a choisi d'étudier la NASA.

Source - © 2011 Par vaufrègesI3 sur Astrosurf - D'après NASA/JPL-Caltech (sol 2763) Figure 4. Le filon Homestake vu dans son ensemble. Ce filon mesure une cinquantaine de centimètres de long pour 1,5 à 2 cm de large. Il est en saillie par rapport à Source - © 2011 NASA/JPL-Caltech son encaissant, car plus résistant à l'érosion (éolienne). Figure 5. Les instruments d'analyse et d'imagerie haute résolution d'Opportunity étudient Homestake.

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Source - © 2011 NASA/JPL-Caltech, sol 2765 et 2766 Figure 7. Détail « brut » (en haut) et interprété (en bas) d'une portion du filon Homestake. Source - © 2011 NASA/JPL-Caltech/Cornell/ASU Figure 6. Image « vraies couleurs » du filon Le filon mesure est large d'environ 2 cm. Homeestake. Une structure interne à ce filon est nettement visible Le filon mesure 45 cm de long sur cette image, pour 1,5 sous forme de lignes perpendiculaires aux épontes. à 2 cm de large.

Cette structure interne à des filons est assez classique sur Terre. Elle est due à la croissance de cristaux dans une fracture parcourue par des eaux qui dépose une substance initialement en solution sur les parois de la fissure. Cette substance cristallise souvent sous forme de cristaux perpendiculaires aux épontes (aux bords) du filon. Sur Terre, les filons de cette couleur, de cette dimension et présentant cette structure interne les plus fréquents sont les filons d'aragonite ou de calcite (carbonate de calcium), de gypse (sulfate de calcium) et éventuellement de quartz. D'autres composés forment aussi des filons de ce type, mais plus rarement. https://planet-terre.ens-lyon.fr/ressource/ﬁlon-gypse-litage-Mars.xml - Version du 07/04/21 5/9

Source - © 2011 Pierre Thomas Source - © 2011 Pierre Thomas Figure 8. Filonnet d'aragonite recoupant un basalte et montrant sa structure interne caractéristique : cristaux Figure 9. Filonnet de gypse fibreux recoupant des argiles marneuses rouges, oasis de Siwa, Égypte. allongés, perpendiculaires aux épontes. L'allure fibreuse de ce gypse est due à la coalescence L'aragonite est un carbonate de calcium cristallisant des cristaux aciculaires de gypse qui ont crû dans le système orthorhombique. perpendiculairement aux épontes de la « couche » de Carrière de Chateaugay, Puy de Dôme. gypse.

Un bon mois après avoir découvert ce filon et en avoir publié les images « brutes », la NASA a enfin indiqué des résultats analytiques sommaires et préliminaires : ce filon est « riche » en soufre et en calcium, dans des proportions qui suggèrent très fortement que ce filon est composé de sulfate de calcium (plus ou moins hydraté). Ce filon est donc vraisemblablement constitué de gypse, pur ou impur. Ce filon et les filons identifiés en août 2011 prouvent bien que de l'eau a circulé dans des fractures affectant le sous-sol de ce secteur. S'il s'agit bien de gypse (pur), cette eau n'a pas besoin d'être chaude. Cette circulation d'eau n'est donc pas forcément de l'hydrothermalisme, mais peut-être simplement une « banale » circulation d'eau souterraine. S'il s'agit de sulfates « autres » que du gypse pur, par exemple des sulfates complexes avec calcium, strontium, baryum… cela aurait nécessité une circulation d'eaux plus chaudes (véritable hydrothermalisme).

Litages dans une falaise en bordure du Cape York

Après l'étude d'Homestake, Opportunity s'est dirigé vers le Nord-Est, a atteint, puis étudié, une petite falaise correspondant à la bordure Nord-Ouest du Cape York.

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Source - © 2011 NASA/JPL-Caltech/Cornell/Arizona State Univ. Source - © 2011 NASA/JPL-Caltech/Cornell/Arizona State Univ. Figure 12. Détail en « vraies couleurs » d'un segment du Figure 11. Détail en « vraies couleurs » d'un segment du petit escarpement sommital NO de Cape York. petit escarpement sommital NO de Cape York. On y retrouve la nature « bréchique » des roches déjà On y retrouve la nature « bréchique » des roches déjà étudiées au Sud de Cape York. Mais, en plus de cette étudiées au Sud de Cape York. Mais, en plus de cette nature bréchique, cet affleurement semble présenter un nature bréchique, cet affleurement semble présenter un double litage, apparaissant sub-vertical et sub-horizontal. double litage, apparaissant sub-vertical et sub-horizontal. Détail de la partie droite de l'image précédente. On voit aussi un morceau de panneau solaire. Ce dernier n'a plus sa couleur « métallique » classique, car il est complètement recouvert de poussière, ce qui limite la puissance électrique disponible et impose cet hivernage de plusieurs mois.

Source - © 2011 NASA/JPL-Caltech Source - © 2011 NASA/JPL-Caltech Figure 14. Gros plan sur la formation constituant Figure 13. Détail d'un autre segment du petit l'escarpement sommital NO de Cape York, montrant très escarpement sommital NO de Cape York. nettement ce litage-débit pénétratif planaire qui l'affecte. Un « litage » incliné d'une quarantaine de degrés vers la La nature bréchique de cette formation est ici moins droite est parfaitement visible. visible que son litage.

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Source - © 2011 NASA/JPL-Caltech Figure 16. Gros plan sur la formation constituant Source - © 2011 NASA/JPL-Caltech l'escarpement sommital NO de Cape York, montrant très Figure 15. Gros plan sur la formation constituant nettement ce litage-débit pénétratif planaire qui l'affecte, l'escarpement sommital NO de Cape York, montrant très orienté approximativement droite-gauche sur cette nettement ce litage-débit pénétratif planaire qui l'affecte. image. La nature bréchique de cette formation est ici Un deuxième débit, beaucoup moins resserré, est nettement plus visible que son litage, qui est néanmoins également visible avec un « pendage » très raide vers la présent et facilement identifiable. droite sur cette photo. La nature bréchique de cette formation est également visible.

Source - © 2011 NASA/JPL-Caltech Figure 17. Gros plan sur la formation constituant l'escarpement sommital NO de Cape York montrant nettement deux débits qui affectent cette roche en se recoupant. (1) Un débit pénétratif planaire fin, ici penché vers la droite avec un « pendage apparent » d'environ 30° ; (2) un deuxième débit, beaucoup moins resserré, est également visible avec un « pendage apparent » très raide (80° vers la droite).

C'est la première fois que ce type de roche avec son double litage est découvert sur Mars. On ne peut qu'émettre des hypothèses quant à l'origine de cette formation. Sa nature bréchique suggère qu'il s'agit d'éjectas d'Endeavour, comme ce qu'Opportunity a découvert depuis début août 2011. Mais ce(s) litage(s) ? Stratifications internes dues à des retombées ? Structure fluidale due à un « écoulement » rapide de ces éjectas, un peu comme dans une ignimbrite ? Réseau de fractures postérieures dues au réajustement post-impact ? Sans analyses chimiques, sans orientation des prises de vue permettant d'orienter (approximativement) la direction et le pendage de ces deux débits planaires, sans…, on ne peut que se perdre en conjectures. On peut également se demander si le filon de https://planet-terre.ens-lyon.fr/ressource/ﬁlon-gypse-litage-Mars.xml - Version du 07/04/21 8/9 gypse a une orientation compatible avec l'un de ses deux litages. En attendant des données supplémentaires qui viendront avec la fin de l'"hibernation", on ne peut qu'admirer le panorama sur 360° qu'Opportunity a pris depuis son site d'hivernage, nommé Greeley Haven.

Source - © 2011 Fourmi103 sur Astrosurf - NASA/JPL-Caltech (sol 2804) Figure 18. Panorama sur 360° pris depuis Greeley Haven, à l'extrémité Nord de Cape York. La moitié Est (gauche) de ce panorama montre une vue globale du cratère Endeavour. Au Sud, à l'arrière plan, derrière le sommet de Cape York, on devine Solander Point. Les trois images suivantes montrent ce panorama en 3 tiers, pris en direction de l'O-NO, puis de l'E-NE, puis du Sud.

Source - © 2011 Fourmi103 sur Astrosurf - NASA/JPL-Caltech Source - © 2011 Fourmi103 sur Astrosurf - NASA/JPL-Caltech (sol 2804) (sol 2804) Figure 19. Panorama sur 120° pris depuis Greeley Figure 20. Panorama sur 120° pris depuis Greeley Haven, à l'extrémité Nord de Cape York, en direction de Haven, à l'extrémité Nord de Cape York, en direction de l'ONO. l'E-NE. À gauche, le rebord Ouest de Cape York. À droite, la À gauche, l'extrémité Nord de Cape York. Les 2/3 à plaine Méridiani Planum où Opportunity a parcouru une droite de la photo montrent la moitié Nord du cratère trentaine de kilomètres depuis janvier 2004. Endeavour.

Source - © 2011 Fourmi103 sur Astrosurf - NASA/JPL-Caltech(sol 2804) Figure 21. Panorama sur 120° pris depuis Greeley Haven, à l'extrémité Nord de Cape York, en direction du Sud. À droite, au premier plan, le rebord Est et le sommet de Cape York. Juste au Sud, la montagne nommée Cape tribulation (sous le "S"), un peu plus à l'Ouest (à droite) Solander Point. La moitié gauche de l'image correspond à la moitié Sud du cratère Endeavour.

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Source - © 2011 NASA/JPL-Caltech Figure 22. Zoom, en regardant vers le Sud depuis Greeley Haven, sur le versant Est de Solander Point. On y voit très nettement un litage avec un pendage apparent d'une trentaine de degrés vers la gauche. Un deuxième litage, plus lâche et plus discret, avec un pendage apparent de 70 à 80° vers la gauche se devine aussi. Ces deux litages macroscopiques (visibles dans le paysage) correspondent-ils à ce qui se voit de plus près sur l'affleurement (gros plans sur l'escarpement).

Et n'oublions pas que le 26 novembre 2011, le robot Curiosity est parti vers Mars pour y explorer le cratère Gale. Arrivée prévue début août 2012.

Source - © 2011 D'après : NASA/JPL-Caltech/United Launch Figure 24. L'objectif martien de Curiosity : le cratère Alliance, modifié Gale, et plus précisément l'ellipse noire. Figure 23. Départ de Curiosity vers Mars le 26 novembre Dans ce cratère, le spectro-imageur de MRO a révélé 2011. beaucoup d'argiles, l'une des cibles de cette mission. On y voit très nettement un litage avec un pendage apparent d'une trentaine de degrés vers la gauche. Duquel des deux litages découverts près de Greeley Haven s'agit-il ?

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