Cet été, une équipe du Goddard Space Flight Center de la NASA a posé ses sacs sur les falaises du nord-ouest de l'Écosse, dans la région de Clachtoll. Objectif : tester des instruments portables sur des roches vieilles de 1,2 milliard d'années. Car ces roches sont les jumelles géologiques des anciens lacs de Mars, et elles ont gardé la trace d'une vie microbienne disparue.
Des falaises écossaises qui ressemblent à un fond de lac martien
Commençons par le décor. Les côtes et les falaises de Clachtoll exposent la formation de Stoer, un empilement de grès rouges et de couches de boues et de limons durcies. Ces roches se sont déposées il y a environ 1,2 milliard d'années, dans des rivières et des lacs. À cette époque, aucune plante ne poussait sur Terre. Le paysage devait ressembler à une vaste étendue minérale, sans forêt ni prairie pour tenir le sol.
Ces couches de boues durcies portent un nom : les roches argileuses, ou mudstones. Elles ont la particularité de piéger et de conserver des traces de ce qui a vécu autour d'elles. Le problème, c'est que les mêmes roches existent sur Mars.
Mars est sèche aujourd'hui, mais son paysage a été façonné, comme le nôtre, par une longue histoire d'eau courante. Les deux planètes possèdent des zones de boues et de limons durcies, riches en minéraux argileux. Voilà pourquoi la formation de Stoer intéresse la NASA. Un chercheur qui apprend à lire les signes de vie ancienne dans une roche terrestre saura mieux les reconnaître dans les données d'un rover, à des dizaines de millions de kilomètres.
« L'Écosse offre une combinaison difficile à trouver sur Terre », explique le communiqué de la NASA. Ces roches se sont formées dans des environnements comparables à ceux des anciens lacs et rivières de Mars, et elles contiennent des preuves de vie microbienne vieilles de 1,2 milliard d'années. Deux qualités réunies au même endroit, exactement ce qu'il faut pour s'entraîner à interpréter les mesures martiennes.
Reduction spots : une tache verte qui peut venir du vivant
L'enquête a commencé sur Mars, pas en Écosse.
En août 2024, le rover Perseverance a examiné une roche rouge du cratère Jezero, sur un site baptisé « Serpentine Rapids ». Sa meule a creusé un petit disque de 5 centimètres de diamètre dans la roche, révélant un mélange de blanc, de noir et de vert. Le plus surprenant : des taches vertes ternes, larges d'environ 2 millimètres, avec un cœur sombre et un liseré vert clair.
Ces taches portent un nom : les « reduction spots », ou taches de réduction. Pour comprendre ce qu'elles sont, il faut d'abord savoir pourquoi la roche est rouge. Sur Terre comme sur Mars, la couleur rouge d'un sédiment vient de l'oxyde de fer, le même fer rouillé qui recouvre un outil oublié dehors. Imaginez maintenant que de l'eau s'infiltre dans ce sédiment avant qu'il ne durcisse. Une réaction chimique peut y transformer l'oxyde de fer en une forme dite réduite, qui tire vers le vert. La roche garde alors une tache verte dans sa masse rouge, comme une pièce de tissu décolorée par un produit renversé.
Voilà le point crucial : sur Terre, des microbes sont parfois à l'origine de cette réaction, en consommant l'oxyde de fer. Mais pas toujours. De la matière organique en décomposition peut créer les mêmes conditions, et des réactions entre le soufre et le fer y arrivent aussi sans aucune vie. La tache verte est donc un indice, pas une preuve.
Ce doute, c'est justement le moteur de l'expédition écossaise. Sur les falaises de Clachtoll, les chercheurs ont pu chercher ces taches avec des instruments portables, à pied, et prélever des échantillons autour. Là où Perseverance n'a pas pu poser ses analyseurs sur une tache verte, l'équipe de terrain peut, elle, étudier des dizaines de cas réels, observer leur environnement et comprendre dans quelles conditions elles apparaissent.
Des instruments portables pour lire la roche sur place
Toute la méthode tient dans une contrainte simple : ce qu'on peut emporter sur son dos.
L'équipe instrumentale de terrain du Goddard Space Flight Center, basée à Greenbelt, dans le Maryland, a parcouru les côtes et les falaises de Clachtoll avec des instruments sur le dos. Elle a utilisé des appareils portables pour lire sur place la composition chimique et minérale de la roche, pour chercher autour d'elle des indices sur l'environnement, et pour identifier puis prélever des échantillons. Rien de comparable avec les outils des laboratoires, qui remplissent des salles entières.
Le terrain impose aussi son rythme. À cet endroit, le niveau de l'eau varie de 3,4 à 4,6 mètres entre marée haute et marée basse. Les grimpes étaient donc calées entre deux marées, pour accéder aux sites d'étude et redescendre au sec pendant que les pentes étaient sèches. Dans le climat humide des Highlands écossais, l'exercice n'a rien d'évident.
Ce que ces roches changeront pour Mars
Passons à ce que cette expédition apporte concrètement.
Premier apport : un mode d'emploi. Les roches écossaises se sont formées dans un environnement proche de celui des anciens lacs martiens, et elles ont conservé des traces de vie microbienne. Étudier les deux aspects sur la même roche revient à disposer d'un cas où la réponse est connue. Le chercheur peut alors calibrer sa lecture, comprendre comment un signe de vie survit dans un sédiment et comment il se manifeste dans une mesure. Cette grille de lecture servira ensuite à interpréter les données de Perseverance.
Deuxième apport : des questions mieux posées pour les rovers. Les échantillons sont arrivés aux États-Unis, et l'histoire continue en laboratoire. Une coalition de scientifiques de plusieurs disciplines prépare l'analyse fine des traces chimiques et minérales laissées par l'ancienne vie dans les roches de Stoer. Ce travail doit aussi aider les équipes de mission à planifier de nouvelles campagnes d'observation et à préparer la communauté scientifique à l'analyse d'échantillons martiens, si un jour ils arrivent sur Terre.
Troisième apport, plus inattendu : ces roches comblent aussi des trous dans les archives géologiques de la Terre. La formation de Stoer documente une période ancienne de notre planète, avant les plantes, dont les témoins sont rares. Le même caillou sert donc deux enquêtes à la fois.
L'expédition a été menée par l'équipe instrumentale de terrain du Goddard Space Flight Center, avec la collaboration du centre Johnson de la NASA à Houston, des universités de Glasgow, du Maryland, Purdue, Stony Brook et Cambridge. Cette discipline porte un nom : la recherche d'analogues planétaires. Elle consiste à étudier les environnements extrêmes de la Terre pour comprendre des paysages comparables sur d'autres mondes.
Une répétition générale avant les échantillons martiens
Restons honnêtes sur ce que ces roches ne disent pas. Elles ne prouvent rien sur la vie martienne. Elles ne datent pas les taches vertes de Jezero, et elles ne remplacent pas une mesure faite sur place. Ce qu'elles offrent, c'est un terrain d'entraînement grandeur nature, avec les mêmes roches, les mêmes questions et une réponse connue à portée de main.
Le rover Perseverance, lui, a déjà prélevé des carottes dans le cratère Jezero, en attendant une mission qui les rapporterait sur Terre. Le jour où ces tubes arriveront, les laboratoires auront déjà répété le geste sur des falaises écossaises. De quoi aborder un caillou martien en sachant précisément quoi y chercher.
Pour aller plus loin
- La fiche mission de Perseverance, en poste dans le cratère Jezero depuis février 2021.
- Les notions clés : Mars, exobiologie et habitabilité dans notre glossaire.
- Pour observer le ciel de chez vous : la carte du ciel interactive, le guide d'observation et la galerie d'astrophotographies.
- Les sources officielles de cet article : le billet Planetary Expeditions de la NASA sur l'expédition écossaise, le billet de mission sur les roches rouges à taches vertes de « Serpentine Rapids » écrit par Adrian Broz, la page Planetary Analogs de la NASA et la présentation de la Goddard Instrument Field Team.
