La NASA annule le retour d’échantillons martiens, tandis que la Chine prévoit de rapporter des roches en 2031

Une prometteuse roche martienne attend de rentrer sur Terre

Un fragment de roche appelé Sapphire Canyon est scellé dans le rover Perseverance de la NASA, sur Mars. Il recèle des indices chimiques que les scientifiques souhaitent examiner pour y rechercher d’éventuelles preuves d’une vie ancienne. La mission qui devait le rapporter sur Terre a été annulée après que le coût estimé du plan initial de la NASA, Mars Sample Return, a atteint jusqu’à 11 milliards de dollars et que la date prévue du retour a été repoussée à 2040.

La Chine suit une autre voie. Sa mission Tianwen-3 vise un lancement vers 2028 et le retour sur Terre d’au moins 500 grammes de matière martienne vers 2031, selon les grandes lignes de la mission Tianwen-3 publiées par le gouvernement chinois en juillet 2025. La Chine deviendrait ainsi le premier pays à prélever des échantillons sur Mars et à les rapporter sur Terre.

Avant l’annulation, la NASA avait consacré environ 2,5 milliards de dollars à son programme de récupération. Perseverance a déjà stocké des échantillons dans 33 tubes, sélectionnés au fil de plusieurs années d’exploration du cratère Jezero, où des rivières alimentaient autrefois un lac, il y a plus de 3 milliards d’années.

L’enjeu dépasse la question du pays qui arrivera le premier. La mission chinoise prélèvera ses propres matériaux en un autre lieu. Sapphire Canyon, forée dans une roche tachetée au bord d’un ancien chenal fluvial, restera sur Mars à moins qu’une autre mission ne la récupère.

L’administrateur de la NASA, Jared Isaacman, a déclaré que l’agence entendait rapporter les échantillons un jour, au moyen de robots ou d’astronautes. Aucun calendrier ni aucune mission de remplacement n’ont été annoncés. La Chine, elle, avance vers la construction du vaisseau qu’elle compte envoyer.

Pourquoi Sapphire Canyon intéresse les scientifiques

Perseverance a prélevé Sapphire Canyon en juillet 2024 dans une roche en forme de pointe de flèche appelée Cheyava Falls, près de Neretva Vallis, une vallée creusée par des rivières qui se déversaient dans l’ancien lac de Jezero. Le rover en a extrait un fragment cylindrique à peu près de la taille d’un morceau de craie, puis l’a scellé dans un tube.

Cheyava Falls a attiré l’attention en raison de petites taches qui rappellent les marques d’un léopard. Sur Terre, des caractéristiques similaires peuvent se former lorsque des microbes consomment de la matière organique enfouie dans des sédiments. Leur activité modifie la chimie des minéraux de fer voisins, laissant des taches pâles ou des auréoles.

Adrian Broz, chercheur postdoctoral à l’université Purdue et membre de l’équipe scientifique de Perseverance, a contribué à une étude sur cette roche publiée en septembre 2025. Il a expliqué ce qui rendait cette découverte remarquable :

C’est la première fois, je crois, que nous trouvons quelque chose qui peut être qualifié de “biosignature potentielle”.

Une biosignature est une caractéristique physique ou chimique qui pourrait avoir été produite par la vie. Les scientifiques qui examineront Sapphire Canyon devront déterminer si des microbes ont créé ses taches ou si elles résultent de réactions chimiques ordinaires. Les mudstones environnantes présentent elles aussi de nombreuses caractéristiques similaires, offrant aux chercheurs un contexte géologique plus vaste à étudier.

L’eau a façonné ce paysage bien avant l’arrivée de Perseverance, en février 2021. Les anciennes rivières et le lac faisaient de Jezero un lieu prometteur pour rechercher des roches susceptibles d’avoir conservé des traces d’organismes ayant vécu il y a des milliards d’années.

Pourquoi les laboratoires terrestres sont essentiels

Perseverance est équipé d’instruments qui analysent la composition chimique et la structure des roches, mais ses outils scientifiques ont été choisis en partie pour repérer des échantillons à étudier ensuite sur Terre. Un rover doit fonctionner avec une puissance, un poids et un équipement limités. Les laboratoires peuvent appliquer un éventail bien plus large de techniques à de minuscules fragments d’un même échantillon.

Briony Horgan, professeure de sciences de la Terre, de l’atmosphère et des planètes à l’université Purdue et membre de l’équipe de Perseverance, a expliqué pourquoi un examen direct était nécessaire :

Nous pouvons continuer ces études et recueillir des indices, mais nous n’en aurons jamais la certitude tant que nous n’aurons pas rapporté ces échantillons.

La météorite martienne Allan Hills 84001 montre à quel point ce travail peut être exigeant. Découverte en Antarctique en 1984, elle a d’abord été considérée comme contenant de possibles vestiges d’une vie ancienne. Des études ultérieures ont montré que des processus géologiques pouvaient produire des structures ressemblant à des traces biologiques.

Les scientifiques qui étudieront Sapphire Canyon devront donc réunir plusieurs types d’indices concordant avec une même explication. Ils pourront examiner les structures minérales, les molécules organiques et les liens entre les changements chimiques et l’histoire de la roche. La présence d’un échantillon sur Terre permettra aussi à différents laboratoires de répéter les tests et de comparer leurs résultats.

Comment le coût du plan de récupération est devenu prohibitif

Le programme Mars Sample Return de la NASA, élaboré avec l’Agence spatiale européenne, nécessitait une succession de vaisseaux et d’opérations. Un atterrisseur devait acheminer une petite fusée de remontée sur Mars. Perseverance aurait apporté ses échantillons jusqu’à l’atterrisseur, où ils auraient été placés dans un conteneur destiné à être lancé en orbite.

Un vaisseau européen en attente au-dessus de Mars aurait récupéré le conteneur, l’aurait transporté vers la Terre et aurait largué une capsule capable d’atterrir sans danger. Le lancement de matière depuis Mars et sa récupération en orbite auraient été deux premières dans l’histoire de l’exploration spatiale.

Le défi technique consiste à transporter suffisamment d’équipements et de propergol tout en gardant le vaisseau assez léger pour être lancé et se poser. Le dispositif de relais de la NASA répartissait ces tâches entre plusieurs véhicules. Il créait aussi de nombreux points où des retards ou des problèmes techniques pouvaient affecter l’ensemble de la mission.

La Terre et Mars offrent des fenêtres de lancement favorables environ tous les 26 mois. En manquer une peut ajouter près de deux ans au calendrier, ce qui rend particulièrement lourdes de conséquences les échéances de développement des vaisseaux.

Le coût maximal estimé du plan initial était de 11 milliards de dollars. Une nouvelle approche évaluée en 2024 à environ 7 milliards de dollars a été proposée, mais des doutes persistaient quant à son financement et à la possibilité de respecter cette estimation revue à la baisse. La demande de budget de la NASA pour l’exercice 2026 proposait de mettre fin à Mars Sample Return, et le Congrès a approuvé l’annulation en janvier.

En 2011, la récupération d’échantillons martiens avait été désignée comme la priorité absolue de la NASA en matière de sciences planétaires. Son annulation creuse un écart entre la collecte réussie de roches présentant un intérêt scientifique et les moyens de les étudier directement.

Les dates qui ont façonné la course

Les plans de la NASA ont été modifiés à plusieurs reprises à mesure que l’architecture de retour se complexifiait. La Chine a regroupé le prélèvement et le retour dans une même campagne, en s’appuyant sur son expérience de l’atterrissage sur Mars et des missions de retour d’échantillons lunaires.

Les principales étapes montrent comment les deux programmes en sont arrivés à leur situation actuelle :

• Février 2021 : Perseverance se pose dans le cratère Jezero afin d’étudier des environnements anciens et de prélever des échantillons.
• Mai 2021 : la mission chinoise Tianwen-1 se pose sur Mars et déploie le rover Zhurong.
• 2022 : la NASA révise le dispositif de récupération : Perseverance doit apporter les échantillons, tandis que des hélicoptères de récupération sont prévus en solution de secours. Le retour est alors attendu pour 2033.
• 2024 : la Chine rapporte des échantillons de la face cachée de la Lune avec Chang’e 6. La NASA réévalue son programme de récupération martienne, et Perseverance prélève Sapphire Canyon en juillet.
• Juillet 2025 : le gouvernement chinois annonce que Tianwen-3 devrait être lancée vers 2028 et rapporter des échantillons vers 2031.
• Janvier : le Congrès approuve l’annulation du programme Mars Sample Return de la NASA, après la proposition d’y mettre fin dans le budget de l’exercice 2026.
• Mars 2026 : Liu Jizhong, concepteur en chef de Tianwen-3, déclare que le projet passera à la phase de développement du matériel de vol au cours de l’année 2026.
• Fin 2026 : l’équipe scientifique chinoise prévoit de réduire à trois finalistes les options de sites d’atterrissage.

Le passage de la Chine au développement du matériel de vol, annoncé en mars, marque une étape au-delà des travaux sur les prototypes. Le calendrier officiel prévoit toujours un lancement vers 2028 et un retour vers 2031 ; une date de lancement en 2031 rapportée par ailleurs est incompatible avec ce calendrier.

Comment Tianwen-3 prélèverait et rapporterait des échantillons

Deux fusées Longue Marche 5 doivent décoller de Wenchang, sur l’île chinoise de Hainan, vers la fin de 2028. La première transporterait l’atterrisseur et le matériel de remontée. La seconde emporterait un orbiteur et le système chargé de rapporter les échantillons sur Terre.

Selon le gouvernement chinois, le voyage jusqu’à Mars durerait sept à huit mois, puis le vaisseau y effectuerait environ un an d’opérations. La principale campagne de prélèvement à la surface devrait durer quelque 70 jours, dans le cadre de ce calendrier plus large.

Tianwen-3 recourrait à trois méthodes de prélèvement : ramasser de la matière à la surface, forer jusqu’à 2 mètres de profondeur et envoyer un drone recueillir des matériaux supplémentaires. La mission n’emporterait pas de rover. Hou Zengqian, scientifique en chef de la mission et membre de l’Académie chinoise des sciences, indique que le drone pourrait atteindre des sites situés à plusieurs centaines de mètres du lieu d’atterrissage.

Le système de forage pourrait prélever de la matière sous la surface, tandis que le drone étendrait la zone échantillonnée au-delà des environs immédiats de l’atterrisseur. Ensemble, ces méthodes visent à fournir une collecte plus variée que le seul ramassage de matériaux à proximité du vaisseau.

Après le prélèvement, un véhicule de remontée lancerait en orbite martienne un conteneur scellé contenant au moins 500 grammes d’échantillons. L’orbiteur en attente le récupérerait et entamerait le voyage de retour. Les missions lunaires chinoises offrent une expérience utile, mais le départ depuis Mars et le rendez-vous en orbite exigeraient des capacités nouvelles.

La sécurité de l’atterrissage limite les zones de recherche chinoises

L’équipe scientifique de Tianwen-3 a réduit une première liste de plus de 80 sites d’atterrissage possibles à 19, selon les grandes lignes officielles présentées par Hou en juillet 2025. Trois finalistes devraient être retenus d’ici à la fin de 2026. Les scientifiques privilégient des lieux où les conditions auraient pu être propices à la vie et à la préservation de ses traces.

Les ingénieurs imposent aussi des limites strictes. Le site doit se trouver entre 17 et 30 degrés de latitude nord. Les descriptions de la mission précisent que le terrain doit être situé au moins 3 kilomètres sous l’altitude moyenne de Mars, afin que le vaisseau traverse une plus grande épaisseur d’atmosphère et ralentisse durant sa descente.

L’ellipse d’atterrissage prévue, c’est-à-dire la zone dans laquelle le vaisseau pourrait se poser, mesure environ 50 sur 20 kilomètres. C’est une vaste zone par rapport à la portée du drone chargé des prélèvements. La mission a donc besoin d’une région où des matériaux intéressants sont accessibles sur un large périmètre, et pas seulement dans un petit affleurement rocheux.

Perseverance a suivi une autre approche : il a parcouru Jezero et sélectionné des roches dont le contexte géologique avait été soigneusement documenté. Les scientifiques connaissent l’origine de chaque échantillon et ses liens avec les couches voisines et les traces d’anciens milieux aquatiques. Tianwen-3 prélèverait des matériaux dans une zone plus restreinte, sans reconnaissance préalable menée pendant des années par un rover.

Jezero ne figure pas parmi les sites retenus par la Chine. Si Tianwen-3 rapporte des échantillons, elle ouvrira une nouvelle fenêtre sur Mars, tandis que Sapphire Canyon attendra toujours sa propre mission de récupération. Les deux collections permettraient de répondre à des questions différentes sur des régions distinctes de la planète.

Ce que les scientifiques chercheraient et comment les échantillons seraient protégés

Les objectifs scientifiques de Tianwen-3 comprennent la recherche d’éventuelles traces de vie, l’étude de l’évolution de la capacité de Mars à accueillir la vie et l’examen de son histoire géologique. Ces objectifs relient la question biologique à l’eau, à l’atmosphère et aux roches de la planète.

Li Yiliang, professeur d’astrobiologie à l’université de Hong Kong qui a contribué à définir la mission, évoque plusieurs pistes de recherche. Les chercheurs chercheraient des molécules associées à des fonctions biologiques, des traces fossiles microscopiques et des variations des rapports isotopiques.

Les isotopes sont des formes d’un même élément chimique dont la masse diffère. Les processus biologiques peuvent favoriser l’une de ces formes. Sur Terre, la photosynthèse tend à utiliser le carbone le plus léger, ce qui entraîne des variations mesurables des proportions d’isotopes du carbone. Les chercheurs examineraient toute signature martienne en tenant compte des minéraux de l’échantillon et des autres éléments de sa composition chimique.

La Chine prévoit également un laboratoire sécurisé, doté de zones de travail extrêmement propres et d’installations de biosécurité. Hou indique que la chaîne de gestion des échantillons couvrirait le prélèvement, la mise sous scellés, le transport, le traitement et l’évaluation des risques biologiques, conformément aux politiques de protection planétaire établies par le Comité de la recherche spatiale.

La protection planétaire répond à deux objectifs : empêcher les organismes terrestres de contaminer Mars et contenir en toute sécurité les matériaux rapportés d’un autre monde. Une manipulation propre aide aussi les scientifiques à déterminer si une trace chimique provient de Mars ou si elle a contaminé un échantillon lors du prélèvement ou de l’analyse.

Hou indique que des scientifiques internationaux pourraient étudier les matériaux rapportés, sous réserve des exigences de sécurité. L’accès à plusieurs laboratoires pourrait élargir l’éventail des tests et permettre aux chercheurs de vérifier les résultats de leurs collègues.

Ce qui reste possible pour la NASA et l’Europe

La NASA indique étudier des options de récupération plus simples et moins coûteuses, faisant notamment appel à des partenaires commerciaux et internationaux. Lockheed Martin a proposé une mission à prix fixe inférieur à 3 milliards de dollars pour rapporter 30 échantillons prélevés par Perseverance d’ici à 2037, en s’appuyant sur l’expérience acquise avec l’atterrisseur martien InSight et la mission de retour d’échantillons d’astéroïde OSIRIS-REx.

Selon le plafond annoncé par l’entreprise, sa proposition coûterait moins de trois onzièmes de l’estimation maximale initiale de 11 milliards de dollars. La date de retour proposée se situe six ans après l’objectif chinois de 2031. La NASA n’a pas retenu cette proposition.

Le compromis budgétaire du Congrès prévoit 110 millions de dollars pour le programme Mars Future Missions. Ces travaux pourraient soutenir la mise au point de meilleures technologies d’atterrissage et d’autres capacités utiles aux missions d’exploration ultérieures, notamment à une éventuelle mission de récupération.

L’Agence spatiale européenne étudie la possibilité de reconvertir son orbiteur de retour sur Terre, dont le développement est plus avancé que celui de l’atterrisseur de récupération, pour étudier Mars depuis son orbite. Le Japon prépare également une mission de prélèvement sur Phobos, une lune martienne qui pourrait contenir des matériaux éjectés de Mars par des impacts d’astéroïdes.

Perseverance et Curiosity poursuivront leurs études à l’aide de leurs instruments embarqués. Les échantillons scellés de Perseverance pourront être conservés en vue d’une mission ultérieure, et le rover dispose encore de tubes inutilisés pour de nouvelles découvertes.

Victoria Hamilton, présidente du Mars Exploration Program Analysis Group de la NASA, a décrit les conséquences de l’annulation pour la communauté scientifique :

C’est profondément décevant.

La NASA a déjà accompli la tâche exigeante qui consistait à trouver et à prélever des roches prometteuses. La Chine dispose désormais d’une voie mieux définie pour rapporter de nouveaux échantillons. Pour les scientifiques, l’objectif essentiel reste d’obtenir des matériaux qui permettront d’éclairer l’histoire de Mars et de déterminer si la vie en a fait partie.

À retenir

• Le programme Mars Sample Return de la NASA a été annulé après une hausse des coûts et des retards, laissant sur Mars les échantillons prélevés par Perseverance.
• Sapphire Canyon présente des taches dont les scientifiques souhaitent déterminer si elles pourraient être d’origine biologique.
• La Chine vise officiellement un lancement de Tianwen-3 vers 2028 et le retour d’au moins 500 grammes d’échantillons vers 2031.
• Tianwen-3 prévoit un prélèvement en surface, des forages jusqu’à 2 mètres de profondeur et des collectes par drone, sans rover.
• La Chine prévoit de retenir trois sites d’atterrissage finalistes d’ici à la fin de 2026. Jezero ne figure pas parmi les sites envisagés.
• La mission de récupération proposée par Lockheed Martin n’a pas été retenue, et la NASA n’a annoncé aucun nouveau calendrier.