Un composé de référence pour calibrer l’analyseur du rover martien Perseverance

Comment calibrer un appareil une fois sur Mars ? À bord du rover « Perseverance », le module SuperCam disposera d’une série d’échantillons de référence pour améliorer la précision de l’analyse minéralogique de la surface de la planète rouge. Des chercheurs du CIRIMAT (CNRS/Toulouse INP/Université Toulouse 3 Paul Sabatier), en interaction avec le centre Raimond Castaing (CNRS/Université Toulouse 3 Paul Sabatier/Toulouse INP/INSA Toulouse) et la PNF2 (CNRS) ont préparé à la demande de l’IRAP (CNRS/Université Toulouse Paul Sabatier/CNES) une de ces cibles de calibration. Le processus de sélection et validation des cibles de calibration, y compris celles préparées par d’autres laboratoires, est publié dans Space Science Reviews.

Afin de prendre le relais du rover martien Curiosity, la mission de la NASA Mars 2020 est en train d’acheminer un nouveau rover, Perseverance, vers la planète rouge. L’appareil est équipé du module multi-analytique SuperCam, plus performant que le ChemCam de Curiosity. Ce laboratoire embarqué contient en particulier un spectromètre d’émission atomique de plasma induit par laser (LIBS), chargé d’étudier les roches martiennes et rechercher d’éventuelles traces d’une activité biologique. Pour rester précis malgré les conditions rudes et changeantes de Mars, le LIBS doit être régulièrement calibré. Pour cela, il embarque des échantillons conçus en laboratoire et dont la composition est parfaitement connue, pour permettre l’analyse de roches et de composés de référence dans des conditions identiques. Des chercheurs du Centre interuniversitaire de recherche et d’ingénierie des matériaux (CNRS/Toulouse INP/Université Toulouse 3 Paul Sabatier), épaulés par des collègues de l’Institut de recherche en astrophysique et planétologie (CNRS/Université Toulouse 3 Paul Sabatier/CNES), du Centre de microcaractérisation Raimond Castaing (CNRS/Université Toulouse Paul Sabatier/Toulouse INP/INSA Toulouse) et de la Plateforme nationale de frittage flash (PNF2, CNRS) ont conçu de A à Z une cible de calibration embarquée par SuperCam. Au total, trente-six pastilles de calibration différentes sont installées sur un porte-échantillon conçu en Espagne, et l’analyseur LIBS pourra sélectionner les cibles pertinentes en fonction des roches analysées.

La cible réalisée à Toulouse est un phosphate de calcium à la fois hydroxylé, fluoré et chloré, sous la forme d’une apatite, un type de minéral que l’on retrouve, entre autres, sur Mars. Cette pastille permettra ainsi de calibrer SuperCam spécifiquement pour rechercher des éléments légers tels que le fluor, le chlore et l’hydrogène, ainsi que deux éléments présents en minéralogie : le phosphore et le calcium. L’apatite, d’abord obtenue sous forme de poudre, a ensuite été consolidée par « frittage flash », c’est-à-dire via un chauffage extrêmement rapide lui conférant la résistance nécessaire pour endurer les huit mois dans le vide spatial pendant le trajet vers Mars, et toute la durée de la mission sur sa surface inhospitalière. Six répliques de pastilles ont ainsi été conçues et vérifiées, notamment par microsonde électronique. Une seule a été embarquée au départ de la mission Mars 2020 en juillet dernier. Les répliques restantes serviront de références pour des études ultérieures sur Terre. Les chercheurs ont également consolidé des pastilles issues d’autres équipes nationales. L’arrivée du rover sur Mars est prévue pour février 2021.

Illustration du porte-échantillon pour la calibration de SuperCam. La pastille 2.5 est l’apatite réalisée au CIRIMAT. © Christophe Drouet

Ressources complémentaires

  • Publication scientifique : SuperCam Calibration Targets: Design and Development, J. A. Manrique, G. Lopez-Reyes, A. Cousin, F. Rull, S. Maurice, R. C. Wiens, M. B. Madsen, J. M. Madariaga, O. Gasnault, J. Aramendia, G. Arana, P. Beck, S. Bernard, P. Bernardi, M. H. Bernt, A. Berrocal, O. Beyssac, P. Caïs, C. Castro, K. Castro, S. M. Clegg, E. Cloutis, G. Dromart, C. Drouet, B. Dubois, D. Escribano, C. Fabre, A. Fernandez, O. Forni, V. Garcia-Baonza, I. Gontijo, J. Johnson, J. Laserna, J. Lasue, S. Madsen, E. Mateo-Marti, J. Medina, P.-Y. Meslin, G. Montagnac, A. Moral, J. Moros, A. M. Ollila, C. Ortega, O. Prieto-Ballesteros, J. M. Reess, S. Robinson, J. Rodriguez, J. Saiz, J. A. Sanz-Arranz, I. Sard, V. Sautter, P. Sobron, M. Toplis & M. Veneranda, Space Science Reviews (2020)
  • Ces cibles seront bientôt sur Mars (CNES)

Contacts IRAP

  • Agnès Cousin, agnes.cousin@irap.omp.eu
  • Sylvestre Maurice, sylvestre.maurice@irap.omp.eu
  • Olivier Gasnault, olivier.gasnault@irap.omp.eu
  • Olivier Forni, olivier.forni@irap.omp.eu

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