Perseverance mesure des poussières martiennes ultrafines et fournit des indices pour choisir des matériaux de protection

La NASA indique que le rover Perseverance a mesuré des particules fines et ultrafines de poussière martienne adhérant à des échantillons de matériaux de combinaisons spatiales qu’il transporte à bord. Les observations ont couvert plus de 1.645 jours martiens. Selon l’agence, il s’agit des premières mesures in situ sur Mars de particules appartenant à ces catégories de taille. Elles pourraient apporter des informations utiles à la conception des combinaisons et des habitats, à l’élimination de la poussière et à l’élaboration de futures normes sanitaires pour les missions humaines. La publication de l’étude a été annoncée pour le 27 octobre dans Proceedings of the National Academy of Sciences ; l’extrait disponible ne comprend ni l’article scientifique complet ni ses résultats détaillés. NASA

Mesurer la poussière sur les matériaux des combinaisons

Perseverance transporte cinq échantillons de matériaux de combinaisons spatiales, chacun carré et mesurant 20 millimètres de côté, dans le cadre d’un objectif d’étalonnage de l’instrument SHERLOC. Ces échantillons ont été envoyés sur Mars pour étudier la résistance des matériaux à la surface. L’équipe a également examiné des échantillons de Teflon et de Vectran placés sur cet objectif. Un autre instrument, PIXL, a mesuré la poussière sur des échantillons de Teflon et de verre basaltique installés sur son propre objectif d’étalonnage.

La disposition des matériaux permet de comprendre l’origine de certains signaux mesurés. Comme PIXL ne peut pas détecter directement les éléments qui composent le Teflon, tout signal élémentaire relevé par le spectromètre à rayons X sur cet échantillon provient de la poussière qui s’y est déposée, selon le texte de la NASA. Les instruments ont toutefois analysé la poussière adhérant à des surfaces précises : l’extrait ne décrit ni prélèvement de l’air martien ni mesure de l’exposition de personnes.

PIXL a détecté deux catégories plus petites que celles résolues par les mesures antérieures sur Mars, qui atteignaient des particules d’environ 3 micromètres de diamètre. Les particules fines mesurent moins de 2,5 micromètres ; les particules ultrafines, environ 100 nanomètres. La NASA compare ces dimensions à la largeur approximative d’un cheveu humain, soit environ 70 micromètres. Sur l’objectif en Teflon de PIXL et l’échantillon de Vectran de SHERLOC, les particules mesuraient en moyenne environ 2 micromètres. Sur le verre basaltique de PIXL et le Teflon de SHERLOC, leur taille atteignait environ 100–300 nanomètres. NASA

Ce que suggèrent les différences entre les matériaux

Les résultats indiquent que tous les matériaux ne retiennent pas les mêmes quantités ni les mêmes tailles de particules de poussière. La NASA relève que l’électricité statique semble influer sur les particules qui adhèrent à chaque surface : les grains se chargent en entrant en collision avec d’autres particules, et les différents matériaux de l’objectif attirent des particules de tailles différentes. Les plus petites particules sont restées accrochées malgré des années de déplacements et de forages du rover. L’extrait ajoute que les polymères organiques comme le Teflon, utilisé dans les couches extérieures des combinaisons, recueillent facilement la poussière fine.

Pour la chimie des matériaux, cette observation est importante, car le choix d’une surface ou d’un revêtement peut influer sur la quantité de poussière qui y reste accrochée. La NASA avance que ces données pourraient orienter les futurs choix de matériaux et de revêtements protecteurs pour les combinaisons et les habitats. Elle mentionne également des solutions de conception susceptibles de limiter l’entrée de poussière dans les zones habitables, comme les suitports — qui permettent d’entrer dans une combinaison arrimée à l’extérieur d’un habitat — et les sas à double chambre. Il s’agit de possibilités de conception, et non de solutions dont l’efficacité lors de missions martiennes serait démontrée par ces mesures.

Les connaissances générales en science des matériaux aident à comprendre pourquoi la composition et la structure d’une surface peuvent avoir de l’importance, mais elles ne confirment pas de manière indépendante les résultats de Perseverance. Le Département de l’Énergie décrit comment des motifs à l’échelle nanométrique dans des films de titane ont modifié le transport électronique et ionique dans ce matériau. Il s’agit d’un exemple différent, centré sur les propriétés électroniques, et non d’une preuve concernant l’adhérence de la poussière martienne ou les matériaux des combinaisons. Département de l’Énergie : motifs nanométriques et propriétés des matériaux

De la taille des particules aux risques pour la santé

La taille est importante pour évaluer les effets respiratoires possibles, mais les mesures du rover ne permettent pas, à elles seules, d’établir les dommages que la poussière pourrait causer à un équipage. La NASA indique que, sur Terre, les particules en suspension de moins de 2,5 micromètres sont associées à divers effets indésirables, car elles peuvent pénétrer profondément dans les poumons et atteindre la circulation sanguine. L’extrait indique également que des études ont montré que les particules ultrafines, de 100 nanomètres ou moins, peuvent se déplacer de la cavité nasale jusqu’au cerveau par le nerf olfactif. Ces observations terrestres fournissent un contexte ; elles ne constituent pas une mesure d’effets cliniques sur Mars.

Selon la description de la NASA, la poussière martienne est principalement composée de minéraux silicatés et contient des composés chimiquement réactifs, notamment des perchlorates, qui peuvent altérer la fonction thyroïdienne, et du fer réactif, qui provoque des dommages cellulaires. L’agence indique que les risques dépendent de la quantité de poussière et de la durée de l’exposition. L’extrait ne fournit ni dose d’exposition pour une personne, ni seuil sanitaire précis pour Mars, ni résultats d’essais établissant un lien entre ces particules adhérant à une surface et une maladie.

Selon la NASA, la composition observée concorde avec la composition riche en fer et en soufre mesurée par des missions précédentes ; PIXL a également constaté un enrichissement en phosphore et des signes de sulfate de calcium. Le texte indique en outre que la poussière martienne contient davantage de silice que la poussière lunaire et que les tempêtes peuvent maintenir les grains en circulation dans l’atmosphère. Ces caractéristiques apportent un contexte au problème de conception, mais ne dissipent pas l’incertitude concernant l’exposition humaine.

Portée des résultats

Les mesures de Perseverance peuvent aider à poser des questions d’ingénierie concrètes : quels matériaux retiennent les particules les plus petites, comment protéger les surfaces et comment limiter le transfert de poussière vers les espaces habitables. La NASA inscrit également ce travail dans le cadre plus large des préparatifs à l’exploration humaine. Mais cette annonce ne constitue pas une évaluation complète de la sécurité et ne démontre pas qu’un matériau ou une architecture d’habitat convienne déjà à Mars.

Une référence du Département de l’Énergie explique que la nanoscience étudie la matière à des dimensions d’environ 1 à 100 nanomètres, où peuvent apparaître des phénomènes propres aux petites échelles. Elle permet de situer l’ordre de grandeur des particules ultrafines signalées, mais ne vérifie pas les mesures et ne permet pas de conclure sur leurs interactions avec le corps humain. Département de l’Énergie : nanoscience

Pour l’instant, l’intérêt pratique de ces données tient au fait qu’elles fournissent des mesures directes de poussière adhérant à des échantillons de matériaux à la surface de Mars. Pour en faire des critères de protection, il faudra des données reliant les particules, les matériaux, les conditions d’exposition et la santé des équipages ; l’extrait de la NASA ne précise ni ne valide de tels critères.