CheMin

CheMin est l'instrument de chimie et de minéralogie à bord du rover Curiosity de la NASA, un diffractomètre de rayons X sur poudre (DRX) conçu pour identifier les phases minérales cristallines dans les échantillons de sol et de roche martiens. C'est le premier instrument DRX à fonctionner sur une autre planète. Lorsque la foreuse ou la pelle de Curiosity recueille un échantillon, le matériau est introduit dans la chambre d'échantillons de CheMin, où il est irradié par des rayons X et le motif de diffraction est enregistré par un réseau de détecteurs. Les données résultantes sont transmises à la Terre pour analyse.

L'instrument fonctionne en exposant des échantillons en poudre à une source de rayons X au cobalt et en mesurant les angles auxquels les rayons X sont diffractés par les plans du réseau cristallin à l'intérieur des minéraux. Chaque minéral produit une signature de diffraction caractéristique, permettant aux scientifiques de déterminer quels minéraux sont présents et leur abondance relative. CheMin peut détecter des minéraux à des concentrations aussi faibles que quelques pour cent et identifier les phyllosilicates, les carbonates, les oxydes et d'autres phases pertinentes pour comprendre l'histoire géologique et l'habitabilité de Mars.

Contraintes techniques et adaptation

CheMin pèse environ 1 kg et consomme une puissance importante pendant son fonctionnement, ce qui limite la fréquence d'utilisation pendant un sol de mission. La chambre d'échantillons doit être vibrée pour assurer une distribution uniforme de la taille des particules, un processus appelé balayage, qui prend du temps et de l'énergie. L'instrument est scellé contre la poussière martienne et fonctionne à l'intérieur chaud du rover, évitant le froid extrême qui dégraderait ses performances. La transmission des données vers la Terre introduit des retards de 3 à 22 minutes selon la géométrie orbitale, nécessitant un fonctionnement autonome et un traitement des données embarqué.

La conception de CheMin s'est inspirée des instruments DRX terrestres, mais a nécessité un renforcement contre les radiations et les variations de température extrêmes. La source de cobalt a été choisie plutôt que le cuivre traditionnel car sa longueur d'onde plus longue offre une meilleure séparation des pics d'éléments plus lourds à des énergies de rayons X plus faibles, réduisant la demande de puissance. La préparation des échantillons est minimale par rapport au DRX de laboratoire, qui nécessite parfois un broyage, un pressage ou un traitement chimique; les échantillons de Curiosity sont utilisés presque tels que collectés.

Les résultats de CheMin ont détecté des minéraux argileux, de l'hématite, de la magnétite et d'autres phases qui indiquent une ancienne altération aqueuse sur Mars. L'instrument a validé la recherche de la mission d'environnements habitables et a fourni une vérité terrain pour les données de spectroscopie orbitale. Son succès a influencé la conception des instruments d'analyse d'échantillons pour les futures missions et atterrisseurs martiens.