Du rubis ou du saphir sur Mars !

Depuis presque deux ans, Perseverance arpente les terrains de Nili Fossae qui sont les plus anciens jamais explorés par un robot sur Mars (environ 4 milliards d’années), et qui sont très cratérisés. Perseverance y a déjà fait des découvertes majeures comme le premier quartz analysé sur Mars, de la serpentine ou des roches montrant des textures d’impact. Tout ceci suggère que les roches de Nili fossae ont été intensément déformées par les impacts mais aussi qu’elles ont subi des interactions avec de l’eau liquide il y a plusieurs milliards d’années modifiant leur chimie et générant ces phases minérales particulières. Nombre de ces découvertes ont été réalisées par l’instrument franco-américain SuperCam qui réalise l’analyse texturale (imagerie), chimique (spectroscopie LIBS) et minéralogique (spectroscopies Raman, luminescence et infrarouge) à distance des roches. 

Les roches analysées ici sont des fragments clairs pluri-centimétriques sur lesquels les spectroscopies LIBS et Raman montrent qu’elles sont principalement composées de plagioclase, un minéral assez commun des roches martiennes. La surprise est venue du fait que ces roches ont émis un intense signal de luminescence dans le rouge avec deux bandes fines à 692.7 et 694.1 nm sous l’effet du laser de SuperCam. Ce signal correspondant à des transitions électroniques dans des atomes de Chrome présent en trace en substitution de l’aluminium au sein de la structure du corindon (a-Al₂O₃). Il s’agit d’un signal extrêmement connu en physique (utilisé pour les lasers autrefois) ou en gemmologie, et il indique sans ambiguïté aucune la présence de rubis (Cr³⁺ seul) ou de saphir (Cr³⁺ en présence de Ti⁴⁺, Fe³⁺… non détectés mais possiblement présents). D’autres signatures spectroscopiques confirment cette attribution ainsi que l’étude du temps de vie de ce signal grâce à la résolution temporelle de SuperCam. Ne rêvons pas toutefois ! Ces rubis sont invisibles car plus petits que la résolution de la caméra de SuperCam (environ 170 microns), mais ils sont bien présents et détectés grâce à l’extrême sensibilité de la spectroscopie de luminescence.

La présence de rubis ou saphir pose question sur les conditions de leur formation. Il faut tout d’abord que la roche ait été significativement réchauffée pour cristalliser du corindon et non pas l’équivalent hydraté de basse-température (le diaspore qu’on trouve sur Terre dans les latérites). Il faut tout aussi enrichir la roche en aluminium et l’appauvrir considérablement en silicium qui est l’élément majeur des roches martiennes. Il est difficile de conclure sur le processus géologique permettant de réunir ces conditions et qui peut être magmatique ou métamorphique … mais l’interaction de la roche avec de l’eau liquide à un moment donné est l’explication la plus plausible pour expliquer l’enrichissement en aluminium et les impacts ont probablement fourni la chaleur nécessaire. L’enquête est en cours et Perseverance cherche à trouver un affleurement en place de ces roches pour élucider le processus de formation du rubis ou du saphir sur Mars.

Perseverance complète ainsi l’inventaire minéralogique de Mars qui s’avère bien plus varié qu’initialement attendu permettant de mieux comprendre l’histoire géologique de ces terrains très anciens. La spectroscopie de luminescence pour la première fois mise en œuvre par SuperCam pourrait s’avérer précieuse pour détecter d’autres éléments traces, par exemple les terres rares, qui sont des traceurs géochimiques portant une riche information géologique.