Bruce Jakosky

Chapitre 1 · Années 1960 – 1977 Un cours qui change tout

Bruce Jakosky s’est toujours intéressé à l’espace. Mais ce qui l’a vraiment lancé sur le chemin de Mars, raconte-t-il, c’est un seul cours, suivi presque par hasard, parce qu’il s’ennuyait.

Devant la télévision

Il se souvient d’avoir eu six ans, assis devant la télévision, à regarder le compte à rebours des premiers astronautes du programme Mercury, au tout début des années 1960. L’espace l’attire. Il n’en fait pas encore un métier.

L’ennui en physique

À l’université de Californie à Los Angeles, UCLA, il étudie la physique. Il finit par s’ennuyer : les cours, dit-il, ne font qu’enseigner des outils et des techniques. Il cherche autre chose et s’inscrit à un cours de science planétaire donné par l’un des professeurs, Hugh Kieffer. Avant la fin du semestre, il a changé de spécialité. Il travaille désormais pour Kieffer sur la mission Viking.

Cartographier la chaleur de Mars

Les orbiteurs Viking emportent un cartographe thermique infrarouge, un radiomètre à quatre télescopes qui mesure la température de la surface martienne. En 1977, l’étudiant figure, sous la bannière de l’université de Californie, parmi les coauteurs de l’article signé en premier par Hugh Kieffer qui présente la cartographie thermique et de l’albédo de Mars pendant la mission principale : températures polaires, températures avant l’aube, carte de l’inertie thermique, c’est-à-dire de la manière dont le sol garde la chaleur, nuages. C’est son entrée dans la science martienne.

Sources : NASA, podcast « Gravity Assist », saison 1, épisode 6, « Mars with Bruce Jakosky and Michael Meyer », 20 décembre 2017 (« a six-year-old sitting in front of the TV watching the countdown of the first Mercury astronauts », UCLA, la physique, « all they were doing was teaching us tools and techniques », Hugh Kieffer, le changement de spécialité, Viking) ; H. H. Kieffer et al., dont B. M. Jakosky (université de Californie), « Thermal and Albedo Mapping of Mars During the Viking Primary Mission », Journal of Geophysical Research, 30 septembre 1977 (NTRS 19780027509 : le radiomètre, les thèmes de l’article). Les paroles sont traduites de l’anglais.

Chapitre 2 · 1977 – 1995 Suivre l’eau de Mars

Après Viking, Bruce Jakosky consacre une quinzaine d’années à une question : où est l’eau de Mars, et comment circule-t-elle entre l’atmosphère, le sol et les calottes polaires ?

La vapeur d’eau vue par Viking

Il prépare son doctorat au California Institute of Technology, Caltech. En 1982, avec C. B. Farmer, du Jet Propulsion Laboratory, il publie les résultats complets d’un autre instrument des orbiteurs Viking, le détecteur de vapeur d’eau atmosphérique, qui a cartographié l’eau de l’atmosphère martienne pendant près d’une année et demie martienne, de juin 1976 à avril 1979. Les deux chercheurs examinent ce qui peut contrôler ce cycle saisonnier : de la glace dans le sol, de l’eau collée aux grains ou liée chimiquement aux minéraux, l’eau venue de la calotte polaire nord, le transport par les vents, la température de l’air. La même année, avec F. P. Fanale, il étudie les échanges d’eau et de dioxyde de carbone entre le sol et l’atmosphère, et leurs effets sur le climat. Il obtient son doctorat de Caltech en 1982.

Boulder

Il rejoint alors l’université du Colorado, à Boulder, et son laboratoire de physique atmosphérique et spatiale, le LASP, où il est assistant de recherche de 1982 à 1988. En 1985, il signe une grande synthèse sur le cycle saisonnier de l’eau sur Mars : la glace des calottes, la glace du sous-sol aux hautes latitudes, l’eau retenue dans le sol, la stabilité de chacun de ces réservoirs et les échanges avec l’atmosphère. Il mesure aussi, avec le satellite Solar Mesosphere Explorer, la vapeur d’eau de la stratosphère et de la mésosphère terrestres.

L’eau des futurs explorateurs

En 1990, il se demande quelle eau de Mars serait disponible pour de futures missions habitées. Sa conclusion est prudente : la seule source sûre, en quantité utile, se trouve dans les dépôts de glace polaire. En 1995, avec Bradley Henderson et Michael Mellon, il explore les conséquences de l’inclinaison de l’axe de Mars, qui varie de façon chaotique entre environ 0 et 60 degrés sur des durées de plus de dix millions d’années : à forte inclinaison, des dizaines de centimètres d’eau pourraient quitter chaque année les calottes, et du dioxyde de carbone stocké dans les dépôts polaires pourrait être relâché, offrant de temps à autre un climat plus clément.

Sources : B. M. Jakosky et C. B. Farmer (Caltech et JPL), « The seasonal and global behavior of water vapor in the Mars atmosphere », Journal of Geophysical Research, 10 avril 1982 (NTRS 19820047714) ; F. P. Fanale et B. M. Jakosky, 1982 (NTRS 19820060023) ; université du Colorado, page « Bruce Jakosky » (doctorat de Caltech en 1982) ; Wikipédia en anglais, « Bruce Jakosky » (assistant de recherche au LASP de 1982 à 1988, Solar Mesosphere Explorer ; source tertiaire) ; B. M. Jakosky, « The seasonal cycle of water on Mars », Space Science Reviews, juin 1985 (NTRS 19850067517) ; NTRS 19890016431 (observations de Solar Mesosphere Explorer, 1988) ; B. M. Jakosky, « Water on Mars – Volatile history and resource availability », 1990 (NTRS 19910025538) ; B. M. Jakosky, B. G. Henderson et M. T. Mellon, « Chaotic obliquity and the nature of the Martian climate », Journal of Geophysical Research, 25 janvier 1995 (NTRS 19950050283).

Chapitre 3 · 1990 – 2003 Une atmosphère qui s’échappe

Mars a eu jadis de l’eau liquide à sa surface ; elle est aujourd’hui froide et sèche. Où est passée son atmosphère ? Au début des années 1990, Bruce Jakosky commence à penser que l’espace en a pris une grande part.

Une idée de mission dès 1992

En 1992, avec J. G. Luhmann, C. T. Russell, A. F. Nagy, C. A. Barth et d’autres, il présente deux idées de missions martiennes compatibles avec le nouveau programme Discovery de la NASA. La première porterait sur la fuite de l’atmosphère martienne vers l’espace, une question essentielle, écrivent-ils, pour comprendre l’évolution de l’atmosphère, les changements de climat et les réserves d’eau et de gaz.

Le vent solaire comme un sablage

En 1993 et 1994, avec Robert Pepin, Robert Johnson et J. L. Fox, il modélise la perte de l’atmosphère martienne depuis 3,8 milliards d’années par deux mécanismes : la pulvérisation, ou « sputtering », par laquelle des ions entraînés par le vent solaire viennent frapper la haute atmosphère et en chassent les atomes, et l’échappement photochimique. Comme les atomes les plus légers partent plus facilement, la perte modifie la proportion des isotopes de chaque élément. Mesurer ces proportions permet donc de remonter à ce qui a été perdu. C’est exactement la méthode que la mission MAVEN appliquera vingt ans plus tard.

Des missions et des livres

Pendant ces années, il participe à de nombreuses missions : Clementine, vers la Lune, Mars Observer, Mars Global Surveyor, Mars Odyssey, dont il cosigne en 1999 la présentation de la caméra infrarouge THEMIS, puis Mars Science Laboratory. En 1999, il publie dans Science un article intitulé « Mars : eau, climat et vie ».

Il s’intéresse aussi à ce que la recherche de la vie ailleurs signifie pour la société. Il publie The Search for Life on Other Planets en 1998, puis Science, Society, and the Search for Life in the Universe en 2006. La même année 1999, avec Matt Golombek, il cosigne un texte sur le rôle de la science planétaire, de l’astrobiologie et de l’exploration dans la société. Pendant plus de dix ans, il dirige l’équipe de l’université du Colorado au sein de l’Institut d’astrobiologie de la NASA. En 2012, l’Union américaine de géophysique l’élit parmi ses membres d’honneur, distinction réservée chaque année à moins d’un adhérent sur mille ; il est alors directeur adjoint pour la science du LASP et professeur de sciences géologiques.

Sources : J. G. Luhmann et al., dont B. M. Jakosky, « Discovery concepts for Mars », 1992 (NTRS 19920019792) ; B. M. Jakosky, R. O. Pepin, R. E. Johnson et J. L. Fox, « Mars atmospheric loss and isotopic fractionation by solar-wind-induced sputtering and photochemical escape », 1993 et 1994 (NTRS 19940028702 et 19950058543) ; NTRS 20000012704 (THEMIS, 1999) ; B. M. Jakosky, « Mars: water, climate, and life », Science, 29 janvier 1999 (NTRS 20040142079) ; M. Golombek et B. Jakosky, EOS, 1999 (NTRS 20060034503) ; Wikipédia en anglais, « Bruce Jakosky » (Clementine, Mars Observer, Mars Global Surveyor, Mars Odyssey, MSL, les deux livres et leurs éditeurs ; source tertiaire) ; université du Colorado, Arts & Sciences Magazine, 24 janvier 2012 (élection à l’AGU, moins de 0,1 % des membres, fonctions) ; Wikipédia en anglais, même article (direction de l’équipe de l’université du Colorado à l’Institut d’astrobiologie). La phrase sur MAVEN renvoie au chapitre « Les isotopes de l’argon ».

Chapitre 4 · 2003 – 2014 MAVEN, onze ans pour atteindre Mars

En 2003, une conversation téléphonique d’une heure transforme une vieille idée en projet. Onze ans plus tard, une sonde construite pour étudier la fuite de l’atmosphère martienne se met en orbite autour de Mars.

Un coup de téléphone

Le développement de MAVEN commence en 2003 par une conversation d’une heure entre Bruce Jakosky et deux chercheurs de l’université de Californie à Berkeley, Janet Luhmann et Bob Lin. Elle se termine par une décision : proposer la mission à la NASA. Jakosky réunit l’équipe. En août 2006, la NASA lance un appel à propositions pour son programme Mars Scout, qui doit envoyer de petites missions peu coûteuses dirigées par un chercheur principal ; vingt propositions lui répondent.

485 millions de dollars

En septembre 2008, la NASA retient MAVEN, pour « Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN », jugée la meilleure en valeur scientifique et la moins risquée. La mission coûtera 485 millions de dollars. Jakosky, du LASP, en est le chercheur principal ; le centre Goddard de la NASA gère le projet ; Lockheed Martin construit la sonde en s’inspirant de Mars Reconnaissance Orbiter et de Mars Odyssey. La mesure de la perte actuelle de l’atmosphère martienne figurait parmi les priorités de l’enquête décennale de 2003, rappelle alors Michael Meyer. Selon Wikipédia, c’est le plus gros contrat de recherche jamais confié à l’université du Colorado.

Une comète inquiétante

Environ un an et demi avant le lancement, on découvre la comète Siding Spring. Au début, son orbite est si mal connue qu’elle pourrait percuter Mars. La première réaction de Jakosky, raconte-t-il, est de se dire : « Mon Dieu, si elle frappe Mars et que nous sommes en orbite, les débris soulevés par l’impact détruiront notre sonde. » Elle passera finalement à 140 000 kilomètres de la planète.

« Après dix ans de travail »

Le 26 septembre 2013, au centre spatial Kennedy, il se tient devant les panneaux solaires déployés de la sonde : « Après dix ans de travail, je ne peux pas vous dire à quel point je suis heureux de voir cette sonde terminée et prête à partir. » Mars, explique-t-il, est un système aussi complexe que la Terre ; aucune sonde ne peut tout étudier. « Avec MAVEN, nous explorons la plus grande partie de Mars encore inexplorée. » La sonde, un cube d’environ deux mètres et demi, pèse quelque 2 450 kilogrammes au lancement.

MAVEN décolle de Cap Canaveral le 18 novembre 2013 sur une fusée Atlas V. Après un voyage de 711 millions de kilomètres, elle allume ses moteurs pendant trente-trois minutes et se place en orbite autour de Mars le 21 septembre 2014 à 22 h 24, heure de la côte est des États-Unis, soit le 22 septembre en temps universel. « Nous sommes la première mission consacrée à l’observation de la haute atmosphère de Mars et de ses interactions avec le Soleil et le vent solaire », dit Jakosky.

Sources : NASA, « NASA Mars Mission Begins a New Chapter of Science With a New Leader », 9 septembre 2021 (la conversation de 2003 avec « Janet Luhman » et Bob Lin, la décision, l’équipe) ; NASA, « NASA Selects ‘MAVEN’ Mission to Study Mars Atmosphere », septembre 2008 (485 millions de dollars, vingt propositions à l’appel d’août 2006, Mars Scout, Goddard, Lockheed Martin, MRO et Odyssey, Michael Meyer et la décennale de 2003) ; Wikipédia en anglais, « Bruce Jakosky » (sélection en septembre 2008, plus gros contrat de recherche de l’université ; source tertiaire) ; NASA, podcast « Gravity Assist », 20 décembre 2017 (Siding Spring, « Oh, my God, if it hits Mars and we’re in orbit around it, the debris sent up by that impact would destroy our spacecraft », 140 000 km) ; NASA, « MAVEN Seeks to Solve Another Mars Riddle », 14 novembre 2013 (le 26 septembre à Kennedy, « After 10 years of working on this, I can’t tell you how excited I am to see this finished spacecraft ready to go », « With MAVEN, we’re exploring the single biggest unexplored piece of Mars so far », lancement prévu le 18 novembre sur Atlas V, cube de huit pieds et 5 400 livres) ; NASA, « NASA’s MAVEN Spacecraft Makes Final Preparations For Mars », 8 septembre 2014 (21 septembre 2014, 711 millions de kilomètres, 33 minutes, citation) ; NASA, communiqué 14-260, « NASA’s Newest Mars Mission Spacecraft Enters Orbit around Red Planet », 22 septembre 2014 (entrée en orbite à 22 h 24 EDT le 21 septembre). Les pieds et les livres ont été convertis par nos soins. Les paroles sont traduites de l’anglais.

Chapitre 5 · 2014 – 2019 Les isotopes de l’argon

En orbite, MAVEN étudie ce qui se passe dans une couche si ténue qu’on l’appellerait le vide dans un laboratoire terrestre. C’est pourtant là, dit Bruce Jakosky, que se joue le climat de la surface.

Plonger dans l’atmosphère

D’ordinaire, la sonde mesure l’atmosphère entre environ 150 et 6 200 kilomètres d’altitude. En février 2015, pour sa première campagne de « plongée profonde », l’équipe abaisse le point bas de l’orbite à environ 125 kilomètres, pour mesurer toute la haute atmosphère. « Nous voulions descendre aussi bas que possible sans mettre en danger la sonde ou les instruments », explique Jakosky. En juin 2015, MAVEN observe un panache de particules qui s’échappent au-dessus des pôles, une couche durable d’ions métalliques, et des aurores, qui sur Mars, faute de champ magnétique global, s’étendent sur toute la planète.

Quelques pièces volées chaque jour

Le 5 novembre 2015, l’équipe annonce que le vent solaire arrache à l’atmosphère martienne environ 100 grammes de gaz par seconde. « Comme le vol de quelques pièces dans une caisse enregistreuse chaque jour, la perte devient importante avec le temps », dit Jakosky. Lors des tempêtes solaires de mars 2015, l’érosion s’est fortement accélérée ; le Soleil jeune, plus actif, a donc dû arracher bien davantage. Près des trois quarts des ions qui s’échappent partent par la « queue » de la planète, un quart par le panache polaire.

Ce que dit l’argon

Le 30 mars 2017, il annonce, comme premier auteur d’un article de Science, un résultat obtenu par la méthode isotopique qu’il décrivait dès 1993. L’argon est un gaz noble : il ne réagit pas avec les roches, et seule la pulvérisation par le vent solaire peut l’envoyer dans l’espace. Or l’isotope léger s’échappe plus facilement que le lourd. En comparant la proportion des deux isotopes mesurée en haute atmosphère par MAVEN et à la surface par le rover Curiosity, l’équipe calcule qu’environ 65 % de l’argon que Mars a jamais possédé est parti dans l’espace. « Nous avons déterminé que la plus grande partie du gaz présent un jour dans l’atmosphère de Mars a été perdue dans l’espace », dit-il. La majorité du dioxyde de carbone de la planète a elle aussi été perdue par pulvérisation, et ce n’est qu’un minimum.

Éviter Phobos

Mars devient encombrée : cinq ou six sondes en activité, plus les épaves de Mariner 9, des Viking et de la mission russe Phobos. Quand les orbites se croisent, l’équipe parle de saisons « COLA », pour l’évitement des collisions. Le 2 mars 2017, la NASA annonce que MAVEN a même dû manœuvrer pour éviter la lune Phobos. Jakosky salue les équipes de navigation du JPL, qui surveillent chaque jour les risques de collision.

Terraformer Mars ?

En juillet 2018, une tempête de poussière enveloppe la planète : « l’une des choses que nous attendions » depuis l’arrivée, dit-il, pour voir comment elle modifie la fuite des gaz. Le 30 juillet 2018, il publie dans Nature Astronomy une étude sur un rêve de science-fiction : réchauffer Mars en libérant le dioxyde de carbone de son sol et de ses calottes. Le dioxyde de carbone et la vapeur d’eau sont les seuls gaz à effet de serre assez abondants sur Mars. Or vaporiser les calottes ne ferait que doubler la pression, à 1,2 % de celle de la Terre ; chauffer le sol donnerait au mieux 4 % de la pression nécessaire. « Terraformer Mars n’est pas possible avec la technologie actuelle », conclut-il.

En février 2019, MAVEN resserre son orbite par aérofreinage pour mieux relayer les messages des futurs rovers. « C’est comme votre téléphone portable, explique-t-il : plus vous êtes près de l’antenne, plus le signal est fort. »

Sources : NASA, podcast « Gravity Assist », 20 décembre 2017 (la couche ténue « that we would call that a vacuum », les aurores sur toute la planète, cinq ou six sondes, les épaves, les saisons « COLA ») ; NASA, « NASA’s MAVEN Spacecraft Completes First Deep Dip Campaign », 19 février 2015 (150 et 6 200 km, 125 km, « We wanted to go as deep as we can without putting the spacecraft or instruments at risk ») ; NASA, « MAVEN Results Find Mars Behaving Like a Rock Star », 20 juin 2015 (panache polaire, ions métalliques, aurores) ; NASA, « NASA Mission Reveals Speed of Solar Wind Stripping Martian Atmosphere », 5 novembre 2015 (100 grammes par seconde, « Like the theft of a few coins from a cash register every day, the loss becomes significant over time », tempêtes de mars 2015, 75 % et 25 %) ; NASA, « NASA’s MAVEN Reveals Most of Mars’ Atmosphere Was Lost to Space », 30 mars 2017 (argon, isotopes, Curiosity, 65 %, « We’ve determined that most of the gas ever present in the Mars atmosphere has been lost to space », CO₂) ; NASA, « NASA Orbiter Steers Clear of Mars Moon Phobos », 2 mars 2017 ; NASA, « “Storm Chasers” on Mars Searching for Dusty Secrets », 19 juillet 2018 (« one of the things we’ve been waiting for is a global dust storm ») ; NASA, « Mars Terraforming Not Possible Using Present-Day Technology », 30 juillet 2018 (citations, 1,2 %, 4 %) ; NASA, « NASA’s MAVEN Spacecraft Shrinking its Mars Orbit to Prepare for Mars 2020 Rover », 11 février 2019 (« It’s like using your cell phone »). Les paroles sont traduites de l’anglais.

Chapitre 6 · Depuis 2021 Passer le relais

Bruce Jakosky a dirigé MAVEN depuis sa naissance, en 2003, jusqu’à sept années d’opérations en orbite. En 2021, il choisit de laisser la place.

« Laisser quelqu’un d’autre prendre la suite »

Le 9 septembre 2021, la NASA annonce que Shannon Curry, du LASP, lui succède comme chercheuse principale de MAVEN ; Wikipédia date ce passage de relais du 31 août. « Je voulais laisser quelqu’un d’autre prendre la suite et apporter de nouvelles idées et de nouvelles orientations à cette mission importante », explique-t-il. De celle qui lui succède, il dit : « Elle sait comment la science et l’ingénierie fonctionnent ensemble. » Il l’a vue, pendant les réunions, rassembler les informations nécessaires pour prendre des décisions réfléchies.

Il reste au LASP à mi-temps, comme scientifique et membre de l’équipe de MAVEN. « Ce fut une occasion incroyable de pouvoir proposer et mener à bien une mission consacrée à la science que l’on juge la plus importante, dit-il, et c’est ce que nous avons entrepris en équipe. » Il est aujourd’hui professeur émérite de sciences de la Terre à l’université du Colorado.

La fin de MAVEN

Le 6 décembre 2025, MAVEN passe derrière Mars et ne réapparaît pas. Un fragment de données captées par le réseau de l’espace lointain montre la sonde en mode de survie, tournant anormalement vite. Le 3 juin 2026, la NASA annonce la fin de la mission : les batteries se sont vidées, la sonde est irrécupérable. Elle aura passé plus de onze ans en orbite, une décennie au-delà de sa mission principale d’un an. Ses données, souligne la NASA, aideront à définir les protections contre les radiations nécessaires aux humains qui iront sur Mars.

Sources : NASA, « NASA Mars Mission Begins a New Chapter of Science With a New Leader », 9 septembre 2021 (Shannon Curry, sept ans d’opérations, citations, mi-temps au LASP) ; Wikipédia en anglais, « Bruce Jakosky » (31 août 2021 ; source tertiaire) ; université du Colorado, page « Bruce Jakosky » (professeur émérite) ; NASA, « NASA Says Farewell to MAVEN Mars Mission, Hosts Media Call Today », 3 juin 2026 (dernier signal le 6 décembre, mode de survie et rotation, batteries, plus de 11 ans, la protection contre les radiations). L’année 2025 du dernier signal se déduit de ce communiqué, qui évoque une commission réunie en février puis l’annonce de juin 2026. Les paroles sont traduites de l’anglais.