Processus diagénétiques sur Mars : analyse par l'instrument ChemCam à bord du rover Curiosity

Abstract

L’exploration de la surface de Mars par le rover Curiosity, au niveau du cratère Gale, a permis de révéler la présence de conditions habitables par le passe, a travers l’observation de dépôts sédimentaires fluvio-lacustres attestant d'une activité hydrologique prolongée. Ces roches portent également les stigmates de l’évolution complexe des sédiments lors de la diagenèse, sous forme de veines, nodules et concrétions s'etant formes par la circulation de fluides en sub-surface. A bord du rover, la spectroscopie de plasma induit par laser (LIBS) de l’instrument ChemCam permet une mesure chimique a petite échelle, particulièrement adaptée a l'analyse de tels éléments géologiques. Cette étude démontre que les veines de Ca-sulfate, observées dans toutes les unités géologiques traversées par le rover, présentent des enrichissements ponctuels en Fe témoignant de conditions de formation oxydantes lors de la diagenèse tardive. Par ailleurs, l’une des structures sédimentaires du cratère est caractérisée par des signatures spectrales d’hématite depuis l'orbite, suggérant que sa formation est en partie liée a des processus d'oxydo-reduction, pendant et/ou après le dépôt des sédiments. A cet endroit, ChemCam a mis en évidence la mobilité du Fe lors de la diagenèse, ainsi que la formation d'oxyde de Fe en association avec les veines de Ca-sulfate. Pour conclure, ces travaux montrent l'importance des interactions fluides-roches, comme les réactions d’oxydoreduction, lors de l’enfouissement des sédiments martiens, processus devant être pris en compte pour éviter des erreurs d’interprétation sur l’environnement de dépôt et l’intérêt exo-biologique des sédiments étudiés.The exploration of the Martian surface by the rover Curiosity, at Gale crater, has unveiled past habitable conditions on the planet with evidences for sustained period of surface aqueous activity recorded in fluvio-lacustrine sedimentary deposits. In addition, the rocks also bear traces of the complex post-depositional evolution of the sediments during diagenesis, in the form of small-scale fracture-fills, nodules, and concretions that formed by sub-surface fluid circulations. On board, the rover, the Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) performed by the ChemCam instrument provide remote fine-scale chemical measurements, especially suited to the analysis of such geological items. This study demonstrates that the Ca-sulfate-bearing veins, observed across all geological terrains, show enrichments in Fe at specific locations along the rover traverse, tracing localized oxidizing conditions at the time of their formation in the later stages of diagenesis. Additionally, a key sedimentary structure in Gale crater is characterized by hematite spectral signatures from orbit, suggesting the involvement of redox-driven processes in its formation, either related to primary deposition or post-depositional conditions. There, in situ ChemCam observations highlight the mobility of Fe during diagenesis and the authigenic formation of Fe-oxide in association with Ca-sulfate bearing features. As such, this work attests of significant fluid interactions, and notably redox-driven chemical reactions, affecting the Martian sediments after their deposition and burial, which need to be taken into account in order to avoid any misinterpretations on the environment of deposition and its habitability