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MATMOS – Étude de l’atmosphère de Mars à la recherche de traces de vie

Après avoir visité Mars pour une première fois grâce à une station météorologique canadienne à bord de l'atterrisseur martien Phoenix de la NASA (laquelle station a détecté des flocons de neige dans l’atmosphère martienne), le Canada se rendra à nouveau sur la Planète rouge en 2016 pour étudier la composition de son atmosphère. En effet, l’Agence spatiale canadienne (ASC) et la NASA travaillent à mettre au point un instrument scientifique appelé MATMOS (pour « Mars Atmospheric Trace Molecule Occultation Spectrometer », un spectromètre de détection par occultation de molécules à l’état de trace dans l’atmosphère martienne). Avec quatre autres instruments scientifiques, MATMOS sera lancé vers Mars à bord de l’orbiteur ExoMars Trace Gas Orbiter de l’Agence spatiale européenne (ESA). La mission de l’orbiteur est de sonder l’atmosphère de la planète à la recherche de méthane et d’autres gaz atmosphériques à l’état de trace.

Pourquoi du méthane?

En mars 2003, des scientifiques européens et américains ont découvert ce qui semble être d’importantes quantités de méthane sur Mars. Il pourrait s’agir du tout premier indice dans la recherche de signes de vie active aujourd’hui sur la Planète rouge, car d’emblée, le méthane est un produit d’une activité microbiologique, telle la digestion. C’est la raison pour laquelle on considère souvent les bovins comme étant la principale source de méthane sur la Terre. Cependant, le méthane peut aussi être produit à la suite de processus géologiques, tels que des éruptions volcaniques. Les premières découvertes indiquent que les niveaux de méthane détectés sur Mars varient énormément d’une année à l’autre. Il s’agit là d’un autre mystère aux yeux des scientifiques, car le méthane est censé être un gaz persistant dans l’atmosphère de Mars, qui devrait y rester pendant quelques centaines d’années. Si c’est effectivement du méthane, d’où vient-il et pourquoi disparaît-il si rapidement?

Pour résoudre le mystère : fonctionnement de MATMOS

MATMOS est un spectromètre et un imageur de haute précision conçu pour détecter non seulement le méthane, mais aussi d’autres gaz pouvant fournir de précieux indices. Conçu pour être 100 fois plus sensible que les appareils actuels, MATMOS photographiera également les nuages et les couches de poussière à la surface de Mars. Il pourra détecter des gaz à l’état de trace, allant jusqu’à quelques molécules par billion, soit l’équivalent de la quantité de méthane contenue dans l’estomac de trois vaches seulement.

MATMOS se concentrera sur le Soleil et examinera les composants de la lumière qui sont absorbés par les gaz, la poussière et les nuages présents dans l’atmosphère martienne (spectre atmosphérique). Il effectuera des mesures à très haute résolution (spectre) dans le spectre infrarouge, ce qui lui permettra de détecter de façon certaine la plupart des gaz présents dans l’atmosphère en quantité aussi infime que quelques parties par billion. Les images qui seront produites par l’imageur MATMOS fourniront de l’information additionnelle sur les couches de poussière et de nuages pour nous permettre de mieux comprendre l’atmosphère de la planète. À l’instar de son homologue observant la Terre à bord du satellite SCISAT, MATMOS mesurera de nombreuses couches verticales de l’atmosphère à chaque lever et coucher du soleil, pour obtenir de l’information sur la distribution et l’abondance de gaz, de poussière et de nuages.

Le spectromètre MATMOS est mis en œuvre en partenariat entre le California Institute of Technology (Caltech), l’ASC et le laboratoire JPL (Jet Propulsion Laboratory) de la NASA. Victoria Hipkin, planétologue principale à l’ASC, dirige le projet en collaboration avec Paul Wennberg, de Caltech. L’équipe scientifique canadienne sera composée de chercheurs de l’Université Dalhousie à Halifax (James Drummond), de l’Université de Winnipeg (Ed Cloutis), de l’Université de Toronto (Jonathan Abbatt, Barbara Sherwood-Lollar, Kimberly Strong et Kaley Walker) et de l’Université York (Jack McConnell).

Le spectromètre MATMOS tirera profit de l'expertise canadienne acquise dans le cadre de la mission SCISAT de l'ASC qui fait appel à la même technique pour étudier l’appauvrissement de la couche d’ozone de la Terre depuis 2003. L’ASC a sélectionné ABB, de Québec (l’entreprise avait également construit certains éléments matériels de SCISAT) pour faire le design des concepts pour les éléments canadiens. Le Canada fournira entre autres le cœur de l’instrument, soit un sous système essentiel d’un instrument de détection qu’on appelle interféromètre, ainsi qu’un imageur solaire. Le Canada participera également à l’ensemble des activités de conception, de mise à l’essai, d’étalonnage et de production de données de l’instrument.