Longue histoire et brillant avenir des livraisons d’échantillons spatiaux – Mission OSIRIS-REx

Lorsque le vaisseau spatial OSIRIS-REx de la NASA libère une capsule contenant des matériaux de l’astéroïde Bennu dans le désert de l’Utah le 24 septembre, elle deviendra la dernière d’une série de missions visant à recueillir des échantillons de l’espace et à les livrer sur Terre. La collecte de matériaux depuis l’espace est une tâche difficile qui nécessite des équipes de scientifiques et d’ingénieurs dévoués, une technologie innovante et de la patience. Mais les percées scientifiques que ces échantillons débloquent rendent l’effort utile alors que nous tentons de comprendre les origines de notre planète et la vie qui s’y développe.

La pratique consistant à récupérer des échantillons de l’espace a commencé en 1969 avec la mission Apollo 11 de la NASA, la première à faire atterrir des astronautes sur la Lune. De nombreuses autres missions de collecte d’échantillons sur la Lune et au-delà ont suivi, de plus en plus ambitieuses au fil des décennies. Voici un aperçu de l’histoire et de l’avenir des missions, organisées par la NASA et ses partenaires, pour ramener des morceaux de l’espace à la maison.

1969 : Moonwalk de la NASA livre les premiers échantillons spatiaux
Une image granuleuse en noir et blanc montre une surface stérile et grise, avec un ciel noir à l'horizon.  Au premier plan se trouve une petite structure métallique, légèrement plus grande qu'un humain.  Une personne se tient à côté du vaisseau spatial, vêtue d'une combinaison blanche épaisse et d'un casque avec un écran facial réfléchissant.  La personne et le vaisseau spatial sont baignés d'une lumière vive.  En arrière-plan, un autre vaisseau spatial se dresse seul contre le ciel sombre.
Cette photographie, prise lors de la deuxième activité extravéhiculaire d’Apollo 12, montre deux engins spatiaux de la NASA à la surface de la Lune. Le module lunaire d’Apollo 12 est en arrière-plan. Le vaisseau spatial Surveyor 3 sans équipage est au premier plan. Crédit : NASA

La célèbre réplique de l’astronaute de la NASA Neil Armstrong, « C’est un petit pas pour [a] l’homme, un pas de géant pour l’humanité », a commémoré les premiers pas de l’humanité sur un monde au-delà de la Terre. Il a également lancé une nouvelle ère de science, d’ingénierie et d’exploration. Les astronautes d’Apollo ont collecté et renvoyé 842 livres (382 kilogrammes) de roches et de poussière au cours de six missions. Parce que les roches lunaires sont mieux préservées que les roches terrestres, elles ont offert un aperçu sans précédent de la façon dont notre planète et notre système solaire ont formé une histoire largement effacée sur Terre par l’érosion, les cycles climatiques, l’activité volcanique et la tectonique des plaques. Entre autres choses, les échantillons d’Apollo ont révélé que la composition de la Lune et de la Terre sont si similaires qu’elles sont probablement formées du même matériau. Cette découverte a conduit les scientifiques à émettre l’hypothèse que la Lune s’est formée à partir de roches et de métaux issus d’une collision entre une jeune Terre et un objet de la taille de Mars il y a environ 4,5 milliards d’années.

2004: Genesis attrape le vent solaire
Montré est une œuvre d'art avec un fond sombre et des stries lumineuses au premier plan.  Ces stries représentent le vent solaire, un flux de particules chargées qui jaillit du Soleil.  Sur le côté droit se trouve la source des stries, une tache lumineuse qui représente le Soleil.  La tache lumineuse est enveloppée de minuscules points brillants qui représentent un nuage de particules au loin.
Représentation artistique du vent solaire, qui est un flux de particules chargées continuellement libérées par le Soleil. Crédit : NASA

Le vaisseau spatial Genesis de la NASA a livré les premiers échantillons au-delà de l’orbite de la Lune en 2004. Placé pendant plus de deux ans dans un point gravitationnellement stable entre la Terre et le Soleil, le vaisseau spatial a collecté des particules chargées provenant du Soleil, appelées le vent solaire. Les scientifiques ont voulu étudier ces particules car elles sont censées refléter la composition chimique du système solaire lorsqu’il se formait il y a près de 4,6 milliards d’années. Après avoir analysé l’échantillon, les scientifiques ont été surpris de voir que les particules solaires avaient différentes versions, ou isotopes, de l’oxygène et de l’azote par rapport à la Terre. Ils s’attendaient à ce que le Soleil et les planètes aient des signatures isotopiques similaires puisque tout dans le système solaire s’est formé à partir du même nuage de gaz et de poussière, appelé la nébuleuse solaire. L’une des raisons de la différence peut être que la Terre et le reste des planètes rocheuses intérieures se sont formées à partir de la poussière de la nébuleuse, alors que le Soleil s’est formé à la fois à partir de gaz et de poussière.

2006 : Collecte d’un halo poussiéreux de comètes
Des points lumineux de différentes tailles apparaissent sur un fond noir.  Ce sont des galaxies et des étoiles vues par le télescope spatial Hubble de la NASA.  Au premier plan, la plus grande tache lumineuse, qui semble maculée, comme si elle se déplaçait vers le bas de l'image, est la comète ISON, qui traverse le ciel, enveloppée d'un halo poussiéreux.
Le télescope spatial Hubble de la NASA a capturé cette image de la comète ISON, enveloppée dans un halo poussiéreux, traversant le ciel en avril 2013. Crédit : NASA/ESA/Hubble Heritage Team

En 2006, la mission Stardust de la NASA est devenue la première à collecter des échantillons de comètes et à les livrer sur Terre. Comme son nom l’indique, Stardust a capturé 10 000 particules de poussière à partir du halo de poussière et de gaz, appelé coma, entourant la comète Wild 2. Les scientifiques ont fait des découvertes clés après avoir analysé des morceaux de Wild 2. Parmi eux se trouvait la première détection de glycine dans une comète. La glycine est un acide aminé, qui est un élément fondamental de la vie sur Terre. La découverte de glycine dans la poussière de comète a soutenu la théorie selon laquelle certains des ingrédients de la vie se sont formés dans l’espace et ont été livrés à la Terre et peut-être à d’autres mondes par des comètes et des astéroïdes.

2010 et 2020 : Aller à la source de l’histoire du système solaire
Ce graphique montre deux astéroïdes en forme de toupie : Bennu, la cible de la mission OSIRIS-REx de la NASA, et Ryugu, la cible de la mission JAXA Hayabusa2.  Un texte dans des bulles entoure chaque astéroïde, énumérant les similitudes et les différences entre les deux.
L’astéroïde Bennu, la cible de la mission OSIRIS-REx de la NASA, présente certaines similitudes avec l’astéroïde Ryugu, la cible de la mission JAXA Hayabusa2, mais les deux astéroïdes ont aussi leurs différences. Après qu’OSIRIS-REx aura renvoyé un échantillon de Bennu le 24 septembre, les scientifiques auront l’occasion de comparer et de contraster les deux astéroïdes dans leurs laboratoires. Crédit : Université de l’Arizona

La poussière d’astéroïdes plus ancienne et mieux conservée que n’importe quel matériau sur Terre offre aux scientifiques une fenêtre sur la naissance du système solaire. Les premières études d’échantillons d’astéroïdes ont été rendues possibles par la JAXA (l’Agence japonaise d’exploration aérospatiale), lorsque son vaisseau spatial Hayabusa est revenu en 2010 avec des milliers de particules de l’astéroïde Itokawa. Hayabusa2 a suivi avec 0,2 once, ou 5,4 grammes, d’astéroïde Ryugu en 2020, dépassant de loin les exigences de la mission. Les échantillons d’Itokawa et de Ryugu ont révélé la structure et la composition chimique des astéroïdes en tas de décombres, qui sont constitués de roches et de rochers lâchement maintenus ensemble par la gravité. Les échantillons ont également montré que certains astéroïdes, comme prévu, contiennent des molécules organiques, qui pourraient être quelques-uns des éléments constitutifs de toutes les formes de vie connues. Bientôt, les scientifiques auront l’occasion de comparer des échantillons d’Itokawa et de Ryugu à des morceaux de l’astéroïde Bennu, qui sont actuellement en route vers la Terre à bord du vaisseau spatial OSIRIS-REx. Grâce à un accord international, la NASA et la JAXA collaborent pour analyser et comparer des échantillons des trois astéroïdes, dont deux Ryugu et Bennu ont peut-être rompu le même astéroïde parent il y a des milliards d’années.

2023 : Retour sur Terre avec Bennu Rocks
Cette image animée, en noir et blanc, montre une surface déchiquetée recouverte de rochers.  Un bras métallique, éclairé par la lumière, avec un dispositif métallique rond en bas, tape brièvement la surface et recule rapidement.
Capturée le 20 octobre 2020, lors de l’événement de collecte d’échantillons Touch-And-Go des missions OSIRIS-REx, cette série de deux images montre le champ de vision des imageurs SamCam au moment avant et après l’atterrissage du vaisseau spatial de la NASA sur la surface de l’astéroïde Bennus . Crédit : NASA/Goddard/Université d’Arizona

S’apprêtant à collecter au moins 2 onces, ou 60 grammes, de poussière et de roches de Bennu, OSIRIS-REx est sur le chemin du retour avec environ 8,8 onces, ou 250 grammes, de matériau, soit un peu plus d’une tasse. OSIRIS-REx a collecté l’échantillon de Bennu le 20 octobre 2020. Une fois que l’échantillon aura atteint la Terre le 24 septembre, des générations de scientifiques pourront sonder la poussière de Bennu dans leurs laboratoires pour répondre à des dizaines de questions sur la nature des astéroïdes, le système solaire primitif et les origines de la vie. À Bennu, le vaisseau spatial OSIRIS-REx a détecté du carbone organique et des signes que le matériau dont est fait Bennu avait interagi avec de l’eau liquide dans le passé. Lorsque les échantillons atteindront la Terre, les scientifiques pourront voir la composition chimique complète de Bennu et reconstituer l’histoire de l’eau et de la matière organique sur l’astéroïde.

Missions futures

2029 : les lunes martiennes sous les projecteurs
Un orbe brunâtre, grêlé et grumeleux occupe l'image.  Il est ombré de noir sur le tiers supérieur de son corps.  Aux coins de l'image, un ciel d'un noir absolu transparaît.
La caméra HiRISE (High Resolution Imaging Science Experiment) du Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA a pris cette photo de la plus grande des deux lunes de Mars, Phobos, le 23 mars 2008. Cette image a été prise à une distance d’environ 4 200 milles (6 800 kilomètres). Il est présenté en couleur en combinant les données des canaux bleu-vert, rouge et proche infrarouge de la caméra. Crédit : NASA/JPL-Caltech/Université d’Arizona

La JAXA lancera sa mission MMX (Martian Moons eXploration) en 2024 pour étudier de près les lunes martiennes Phobos et Deimos pour la première fois de l’histoire. MMX collectera également des échantillons de surface de Phobos, le lieu d’échantillonnage le plus éloigné à ce jour. La JAXA livrera les échantillons sur Terre en 2029. Cette mission, qui comprend un instrument de la NASA, un système d’échantillonnage de démonstration technologique et des scientifiques participants soutenus par la NASA provenant d’institutions américaines, aidera à répondre aux questions sur l’évolution de Mars et la formation de ses deux lunes. .

2033 : La planète rouge arrive sur Terre
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L’un des grands objectifs de l’exploration spatiale est de déterminer si Mars aurait pu soutenir la vie microbienne, ou le fait toujours. Les orbiteurs et les rovers de la planète rouge ont trouvé des preuves intrigantes que le début de Mars avait de l’eau liquide et une atmosphère protectrice, des conditions qui auraient pu soutenir la vie telle que nous la connaissons. Un laboratoire portable dans le ventre du rover Curiosity de la NASA a même détecté des molécules organiques dans le sol martien qui peuvent ou non être liées à la vie. Pour tenter de régler la question de l’habitabilité martienne, les scientifiques rêvent depuis des décennies d’amener de la matière martienne sur Terre pour l’analyser avec des technologies de pointe trop grosses et trop complexes pour être envoyées dans l’espace.

Leurs rêves pourraient bientôt se réaliser, alors que la NASA et l’ESA (l’Agence spatiale européenne) conçoivent une campagne multi-missions pour récupérer des échantillons que le rover Mars 2020 Perseverance de la NASA collecte actuellement dans un ancien delta de rivière dans le cratère Jezero. Appelée Mars Sample Return, la campagne est l’une des initiatives les plus coordonnées dans le domaine des vols spatiaux, impliquant plusieurs engins spatiaux, lancements et agences gouvernementales. Le premier vaisseau spatial d’une série nécessaire pour récupérer des échantillons de Persévérance et les amener sur Terre devrait être lancé en 2027.

Angel Kumari et Lonnie Shekhtman

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