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L'effet Raman à bord de Mars 2020

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L'effet Raman à bord de Mars 2020

La spectroscopie Raman embarquera pour Mars en 2021, où elle permettra d’analyser la minéralogie des roches. Très utilisée sur Terre, cette technologie a dû s’adapter aux contraintes liées à une telle expédition.

La police s’en sert pour identifier de la drogue sur des vêtements, l’industrie pharmaceutique pour détecter des défauts dans les médicaments. Et bientôt, les rovers des missions Mars 2020 et ExoMars 2020 l’exploiteront sur la planète rouge. La spectroscopie Raman, très utilisée sur Terre, embarquera en effet lors des voyages spatiaux, prévus en 2021.

En attendant, depuis cinq ans, le rover Curiosity pointe le laser de son instrument ChemCam sur des roches martiennes pour en révéler la chimie. La technique employée, appelée spectroscopie sur plasma induite par laser (Libs), indique quels atomes composent la roche visée. La spectroscopie Raman permettra, elle, de savoir comment ces atomes sont organisés, c’est-à-dire de déterminer la minéralogie. « C’est comme si ChemCam nous avait donné des lettres de l’alphabet. SuperCam, l’un des instruments de la mission Mars?2020, pourrait nous permettre de former des mots », commente Olivier Gasnault, chercheur à l’Institut de recherche en astrophysique et en planétologie (Irap).

L’effet Raman doit son nom au physicien indien qui l’a observé pour la première fois dans les années 1920. Si sa découverte lui a valu le prix Nobel en 1930, ce n’est que dans les années?1960 et?1970 qu’elle a pleinement été exploitée pour la spectroscopie, à la suite de l’invention du laser. « Le grand avantage de la spectroscopie Raman est qu’elle ne demande pas de préparation de l’échantillon, précise Olivier Beyssac, directeur de recherche à l’Institut de minéralogie et de physique des matériaux et de cosmochimie (UPMC-CNRS). Elle est extrêmement facile à mettre en œuvre. » Contrairement au Libs qui analyse le plasma créé par la destruction de la roche visée par le laser, elle est non destructive. Le laser interagit avec les vibrations des molécules présentes dans le matériau. « Toutes les molécules vibrent », précise Olivier Beyssac, qui compare les liaisons chimiques à de petits ressorts. De cette interaction naît un signal lumineux qui revient avec la signature minéralogique de la roche visée.

Deux rovers, trois technologies

En 2021, la spectroscopie Raman sera mise en œuvre de trois façons. Le rover d’ExoMars 2020 étudiera des échantillons prélevés et réduits en poudre. Celui de Mars 2020 analysera la roche in situ : à distance avec le laser de SuperCam, ou au contact avec l’outil Sherloc situé au bout de son bras robotisé.

Professeur à l’université de Valladolid, en Espagne, et responsable de la partie spectroscopie Raman d’ExoMars 2020, Fernando Rull justifie le choix technologique de la mission par la volonté d’opérer de manière plus précise sur des échantillons non irradiés par les rayons du soleil. « Grâce à sa foreuse, le rover d’ExoMars collectera des échantillons jusqu’à 2 m de profondeur », explique-t-il.

Avec SuperCam, le rover de Mars 2020 pourra[…]

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