Le premier panorama haute résolution de Perseverance décrypté par un géologue

Premier panorama HD produit par Perseverance le 21 février 2021. © Nasa
Le rover Perseverance vient de produire son premier panorama en très haute résolution. Pour cela, 142 photos ont été assemblées afin de montrer le site d’atterrissage sur 360°. Le géologue Charles Frankel détaille pour Ciel & Espace les éléments les plus intéressants qui y sont visibles.

Après un premier panorama du site d’atterrissage réalisé à l’aide des caméras de navigation, le rover martien Perseverance a envoyé des photos obtenues avec une caméra scientifique. Bien plus résolues, ces images permettent déjà d’observer des reliefs et des roches intéressantes pour les astronomes. Le géologue Charles Frankel, spécialiste de la planète Mars et collaborateur régulier de Ciel & Espace, décrypte ce premier paysage détaillé du cratère Jezero Jezero.

Déjà 5000 images prises au sol par Perseverance

On était déjà habitué aux magnifiques images de Curiosity qui en est aujourd’hui 400 000 images produites depuis 2012. Cette moisson très riche faisait suite elle-même aux reportages tout aussi réussis des rovers Spirit (2004-2010 ; 124 000 images) et Opportunity (2004-2018 ; 225 000 images). Mais la mission Perseverance va marquer un nouveau tournant dans la reconnaissance photographique de Mars, comme l’annonce le premier point-presse conduit par la Nasa le jeudi 25 février.

Alors que Perseverance s’est posé le 18 février 2021 dans le cratère Jezero, au nord de l’équateur (18,4447°N, 77,4508°E), le rover a déjà recueilli plus de 5000 images au bout de sa première semaine au sol grâce à ses caméras de navigation à basse résolution (une quinzaine disposées tout autour de l’engin) et ses deux caméras à haute résolution montées sur le mât, l’instrument Mastcam-Z. Sans oublier les 23 000 images recueillies lors de la descente, utilisées notamment pour réaliser les séquences animées de l’atterrissage.

Le rover de la Nasa n’effectuera que quelques tours de roues dans la semaine à venir. Il se déplacera de 5 m pour analyser ses fonctions motrices. Puis il se mettra en quête d’un endroit plat à proximité pour déposer le mini-hélicoptère Ingenuity, qu’il porte replié sous son châssis.

Premier panorama du site

Mais avant même de bouger, le premier objectif scientifique et technique de Perseverance a été de produire un panorama à 360° et à très haute résolution du site (version zoomable) ; l'image fait plus de 1 Go, ou 52 Mo en JPEG ! Le panorama est constitué de 142 images séparées, prises le 21 février (sol 3) avec « l’œil gauche » du duo de caméras. Suivra ensuite la retransmission vers la Terre du même panorama pris avec « l’œil droit », ce qui permettra de réaliser une seconde version de l’image, cette fois-ci en 3D.

Premier panorama HD produit par Perseverance le 21 février 2021. © Nasa
Premier panorama HD produit par le rover Perseverance le 21 février 2021. © Nasa

Pour lire le panorama, il faut d’abord réaliser qu’il s’agit d’une projection en format rectangulaire plat d’un tour d’horizon complet. Le centre de l’image correspond à la direction plein nord. En allant du centre vers la gauche, on va vers l’ouest ; en parcourant l’image vers la droite, on va vers l’est. Et les deux bords de l’image se rejoignent pour désigner le sud.

Que voit-on sur ce panorama ? Tout d’abord le relief général du cratère apparaît à l’horizon, qui représente l’objectif avéré du rover : le delta sédimentaire, déposé dans ce qui fut un ancien lac, et dont le front a été tranché par l’érosion ultérieure en falaises hautes d’environ 70 m. Ces falaises dessinent une première ligne d’horizon plutôt sombre, à environ 2 km du rover, dans la moitié gauche du panorama (son quadrant ouest). Derrière ce premier horizon, on en voit un second, plus haut, plus clair et plus lointain (à une dizaine de kilomètres du rover), qui est la crête du cratère Jezero, 600 m au-dessus du bassin.

Bord du cratère Jezero vue par Perseverance. © Nasa
Un zoom dans l’image dévoile le bord du cratère Jezero, où s'est posé Perseverance. © Nasa

Pour en revenir au premier niveau d’intérêt – le front du delta –, on y voit une petite butte détachée (ci-dessous) et donc plus proche du rover, plein ouest, dans l’axe de la roue gauche du rover (qui est en fait sa roue centrale droite, car le rover tourne le dos au delta). Cette butte sera le premier objectif de Perseverance, comme indiqué sur la carte de son parcours présumé : il s’agit d’une butte témoin, rescapée de l’érosion qui a fait reculer le front du delta, et qui offrira une première lecture des sédiments dudit delta.

Puis le rover devrait poursuivre sa route vers le front plus uni du delta, quelques centaines de mètres en arrière. Perseverance y grimpera pour effectuer une grande partie de son programme d’exploration. Enfin, il en redescendra et contournera le delta vers l’ouest (à gauche) pour explorer, derrière la ligne de crête et invisible sur le panorama, le fond de l’ancien lac sur lequel le delta s’est bâti. S’il est encore opérationnel, Perseverance terminera son odyssée en grimpant dans les anciennes roches de la crête du cratère, toujours côté ouest.

Gros plan sur une butte détachée, vestige isolé du delta du cratère Jezero situé à 2,3 km du rover. © Nasa/JPL-Caltech/ASU/MSSS
Parcours prévu pour le rover Perseverance depuis son site d'atterrissage.

Les roches au premier plan

Avant toute chose, on peut s’attendre à ce que le rover fasse ses premières analyses sur les roches au premier plan, à quelques mètres de distance. Le site d’atterrissage se trouve dans une zone plate du cratère Jezero. Les géologues soupçonnent celle-ci d’être recouverte d’une couche de cendres volcaniques particulièrement riches en olivine, qui auraient été saupoudrées par des éruptions explosives dans la région, avant d’être recouvertes par le lac qui occupait Jezero et son delta. Peut-être cette formation n’est-elle pas représentée au point d’atterrissage et qu’il faudra un peu chercher, mais on pourra faire confiance à l’analyse à distance des roches effectuée par SuperCam pour nous guider.

Cela étant, quelques roches au premier plan paraissent déjà intéressantes. Au premier regard, leur teinte est trompeuse. De nombreux affleurements qui dépassent du sable paraissent rose clair, mais on constate en zoomant que c’est l’effet du sable ferrique orangé, tellement typique de la planète Mars, qui les recouvre partiellement.

En fait, ces roches bleu sombre sont a priori du basalte. Elles semblent massives et recouvrir de grandes surfaces sous le sable, à la façon de coulées de lave. Mais dans certains cas, l’apparition d’une structure feuilletée indiquerait plutôt un dépôt aérien de grains basaltiques (ci-dessous), ce qui accréditerait la thèse de ces éruptions pyroclastiques de cendres, plutôt que des coulées de lave au sol. Ce sera l’une des premières questions qu’il faudra aborder.

Roches basaltiques mise à jour par les jets de gaz des moteurs du module de descente de Perseverance. © Nasa/JPL-Caltech/ASU/MSSS

Certaines linéations peuvent être trompeuses, causées par l’érosion d’un vent dominant, et les roches au premier plan côté sud — aux deux extrémités du panorama — illustrent bien ce phénomène, notamment côté gauche : on y discerne une structure en éponge, creusée par le bombardement des grains de sable, appelée ventifact par les géologues.

Roches flutées observées tout près du rover Perseverance. © Nasa/JPL-Caltech/ASU/MSSS

Toujours côté gauche du panorama, à une cinquantaine de mètres de l’engin, on voit de même une roche basaltique sombre joliment sculptée d’environ 50 cm. Sa silhouette rappelle celle d’un phoque ou d’une otarie, d’où le petit nom de Harbor seal (phoque moine) que lui ont donné l’équipe de la Nasa.

Roche volcanique érodée par le sable, surnommée Harbor seal (phoque moine). © Nasa/JPL-Caltech/ASU/MSSS

Prouesses photographiques

Le panorama recueilli par Perseverance nous paraît facile à réaliser, à nous qui sommes habitués à manipuler nos smartphones et caméras numériques sur Terre. Mais il faut prendre conscience du travail derrière de tels documents. Rien que la séquence des 142 photographies nécessaires pour bâtir le panorama a dû être mise au point avant même le lancement, en se basant sur les expériences précédentes, et notamment les panoramas pris par Curiosity.

Pour chacune des 142 images, il faut en effet prévoir à l’avance la mise au point et autres paramètres techniques, y compris pour les images de la plateforme du rover au premier plan, où une répétition de prise de vue a été effectuée en chambre à vide sur Perseverance avant son envoi à cap Canaveral. La séquence photographique à accomplir automatiquement par la caméra, une fois sur place, ne comportait pas moins de 5000 lignes d’instructions. Les photos ont été réalisées en balayant d’abord l’horizon, puis en cercles concentriques de plus en plus proches, pour se terminer par la plateforme du rover. Le raccord des images a ensuite été effectué avec un logiciel conçu spécialement par les ingénieurs du Malin Space Science Systems.

Ensuite faut-il encore ajuster les couleurs. Entre en jeu la mire présente sur la plateforme de la sonde. Elle porte une palette de couleurs connues photographiées au préalable sur Terre. La photographier sur Mars permet de noter des différences avec la « réalité » terrestre et donc de déduire les changements apportés par la lumière martienne, teintée notamment en rose par les poussières du ciel. Les ingénieurs peuvent alors soustraire cette composante parasite pour établir les vraies couleurs de réflectance (en lumière « normale ») du terrain martien.

Cette mire de couleurs permet de calibrer les teintes photographiées sur Mars. © Nasa/JPL-Caltech/ASU/MSSS

Les prochaines étapes du reportage photo de Perseverance, comme on l’a dit, consistent à établir le panorama « bis » du site avec l’œil droit de la caméra Mastcam-Z, afin de la combiner avec le premier et d’obtenir une vision en 3D. Non seulement le rendu sera spectaculaire, mais de telles images seront indispensables pour planifier le déplacement du rover dans son parcours d’obstacles ou calculer les mouvements de son bras robot lors des forages d’échantillons et autres manipulations. L’aventure ne fait en effet que commencer…

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