Le 14 janvier 2021, le couperet est tombé : l’instrument HP3, qui refuse depuis deux ans de s’enfoncer dans le sol de Mars, sera abandonné à son triste sort. Ce tube de 40 cm de long devait, grâce aux mouvements d’une masse coulissante située à l’intérieur, cheminer jusqu’à 5 m de profondeur pour mesurer la chaleur dégagée par le sol de Mars. Les informations recueillies auraient donné aux chercheurs des clés de compréhension sur l’état de la planète, sa géologie et son histoire. Mais voilà : dès le 28 février 2019, les choses s’étaient mal engagées. La « taupe » a refusé de s’enfoncer entièrement dans le sol, obligeant la Nasa à déplacer le mécanisme qui l’avait libérée, puis à multiplier tentatives et stratégies. Mais rien n’y a fait.

Bloquée à 3 cm sous la surface

Au terme de deux ans d’efforts, la Nasa jette l’éponge. La taupe est aujourd’hui entièrement enfouie dans le sable d’Elysium Planitia, mais elle n’ira pas plus loin. « La sonde est bien couverte par le sable et son extrémité est approximativement à 3 cm sous la surface », indique Tilman Sophn, responsable de l’instrument à l’Institut de recherche planétaire du DLR, l’agence spatiale allemande. Le terrain aura eu raison d’un dispositif imaginé à partir de ce que les chercheurs connaissaient du sol martien. Tilman Spohn le rappelle : « Nous attendions un régolite sans cohésion, similaire dans ses propriétés mécaniques, au sable de quartz. Sur le dessus, il aurait pu y avoir une croûte durcie faite de sable avec des sels liant les grains ensemble. Les indices provenaient de missions d’atterrissage précédentes, notamment des rovers de la Nasa. »

Justement, une croûte dure, appelée « duricrust », la taupe en a rencontré une. Mais bien plus épaisse que prévu : « au moins 7 cm, mais possiblement 20 cm, ou même plus, dit Tilman Spohn. Pourquoi ? Nous ne le comprenons pas encore. La taupe a créé un trou dans le duricrust et a eu peu de friction sur sa coque. Nous avons tenté de compenser en remplissant le trou avec du sable [NDLR : avec la pelle de la sonde Insight]. Mais cela n’a visiblement pas marché ». Sans friction, c’est-à-dire, sans appui sur les parois dures du trou, la taupe n’a pas pu s’enfoncer au gré de ses coups de marteau (sa masse coulissante). Elle a même rebondi, obligeant les scientifiques à positionner plusieurs fois la pelle au-dessus de la taupe pour l’empêcher de ressortir totalement de son trou.

L’hiver annonce un gel des activités pour Insight

Insister n’apporterait aucun résultat supplémentaire. Le sol de Mars, différent de ce qui était attendu, aura donc piégé l’instrument HP3. De plus, l’arrivée de l’hiver dans cette région de la planète interdit tout espoir de sauvetage sur une sonde alimentée par des panneaux solaires, comme l’écrit Tilman Spohn : « Les travaux ultérieurs sur Mars ont malheureusement dû être effectués dans des conditions d'approvisionnement énergétique décroissant pour l'atterrisseur. D'une part, le solstice d'hiver approche, ce qui signifie que le rayonnement solaire diminue continuellement. D’autre part, les tempêtes de poussière typiques de l’automne et de l’hiver ont entraîné une augmentation des dépôts sur les panneaux solaires. Malheureusement, on s'attend à ce que les instruments d’InSight doivent être éteints en mars et que l'atterrisseur passe en veille prolongée jusqu'à mi-octobre 2021. Pendant ce temps, l’alimentation électrique suffira juste pour maintenir les systèmes vitaux à bord, en particulier les batteries. »

Des données partielles sur le sol

La mission de HP3 n’est pas un échec total pour autant. Le thermomètre situé au bout de la sonde fonctionne. S’il n’est plus question de faire des mesures à diverses profondeurs jusqu’à 5 m, les scientifiques disposent tout de même de données récoltées juste sous la surface. « Nous avons mesuré la conductivité thermique moyenne approximativement sur les 40 premiers centimètres de sol », déclare Tilman Spohn. Et tout au long des deux ans qu’on duré les tentatives d’enfoncement de la taupe, l’équipe a récupéré des mesures sur cette tranche de sol proche de la surface, comme le mentionne le chercheur : « Les résultats sont actuellement en préparation pour une publication, mais il peut déjà être rapporté ici que la valeur mesurée d'environ 0,04 W par mètre-kelvin correspond bien à la valeur qui avait été précédemment calculée pour les 5 à 10 cm supérieurs du sol à l'aide de données du radiomètre. Cela indique que le sol doit être assez homogène jusqu'à une profondeur de 40 cm, au moins en termes de capacité de transport de chaleur. La valeur de 0,04 watt par mètre-kelvin est comparativement petite, inférieure d'un facteur entre 3 et 5 à celle trouvée dans les sables terrestres et inférieure d'un facteur 30 à 50 à celle du basalte, dont sont composés les sables martiens. »

Cette conductivité thermique, jugée faible, suggère une grande porosité du sol, mais une absence de gangue de sel. Or, cela semble en contradiction avec la dureté constatée grâce à la pelle d’Insight. « L’apparente contradiction entre la dureté et la conductivité thermique doit encore être comprise », admet Tilman Spohn.

L’évolution de la température 40 cm sous la surface

Ce n’est pas tout. Dans sa position peu enviable, inclinée de 30° par rapport à la verticale, la taupe servira encore de simple thermomètre. Mais cela devrait donner des renseignements inédits sur ce qui se passe au niveau du sol de Mars en fonction de l’heure et de la saison. « Entièrement enterrée, elle permet la mesure de la température dans le sol, et ainsi des interactions thermiques avec l’atmosphère et la radiation solaire. Cette interaction comprend l’échange de gaz entre le sol et l’atmosphère, qui est un élément important de la physique de l’atmosphère, ajoute Tilman Spohn. Avec cette capacité, la sonde complète les mesures de notre radiomètre et les mesures de température et de pression de l’ensemble TWINS (Temperature ans Winds for Insight) utilisé par les spécialistes de l’atmosphère dans l’équipe d’Insight. »

Malgré ses déboires insurmontables, la taupe aura donc quand même un rôle à jouer dans la compréhension de Mars.