Dans les enquêtes criminelles, chaque détail compte. Une trace de sang, l’angle d’un impact, la position d’un corps : tous ces éléments peuvent changer la compréhension d’une scène de crime. Pourtant, malgré les avancées technologiques en matière de criminalistique, les enquêteurs, les magistrats ou les jurés restent encore trop souvent confrontés à des difficultés majeures (difficile représentation d’une scène 3D pour les jurés, scène de crime originelle altérée, impossibilité de reconstitution) lorsqu’il s’agit de reconstituer des faits sanglants, par nature complexes.

C’est ce constat qui a conduit à la naissance du projet iCRIME, que je porte, un programme de recherche pluridisciplinaire financé par l’Agence nationale de la recherche (ANR), visant à transformer notre manière d’aborder les scènes de crime sanglantes grâce aux outils de la simulation numérique et de la réalité virtuelle.

Dans le cadre d’une enquête judiciaire, la scène de crime joue un rôle fondamental. C’est là que débute la construction du récit des événements. Mais cette scène, par nature éphémère, est rapidement figée, nettoyée, voire détruite. La fixation de la scène, quand cela est considéré comme nécessaire par le magistrat, est réalisée par la prise de photographies éventuellement complétées par un nuage de points dans l’espace captés par une technologie de télédétection qui utilise un laser.

Lors des procès, les magistrats doivent alors se baser sur des plans en deux dimensions, des photos ou des témoignages, souvent incomplets, pour comprendre ce qui s’est passé. Ce manque de lisibilité nuit parfois à l’analyse objective des faits, en particulier dans les affaires complexes où plusieurs versions s’opposent.

De plus, les reconstitutions judiciaires sont coûteuses, difficiles à organiser et peuvent être biaisées par l’environnement dans lequel elles se déroulent (lieux différents, conditions lumineuses éloignées de la réalité, impossibilité de reproduire des gestes avec précision, etc.). Ces limites sont connues de longue date par les acteurs de la justice.

Mais comment faire évoluer les pratiques tout en garantissant la rigueur scientifique et le respect du droit ? C’est à cette question qu’a voulu répondre iCRIME.

Pouvoir évoluer virtuellement dans une scène de crime

Notre projet est né d’une collaboration entre chercheurs, magistrats et acteurs des forces de sécurité intérieure. L’objectif est simple : mettre au service de la justice des outils immersifs et interactifs permettant de mieux comprendre les scènes de crime et les dynamiques d’événements.

iCRIME repose sur le traitement automatisé de quantités de données massives issues de l’archivage des scènes de crimes puis de leur restitution en réalité virtuelle. La simulation physique et dynamique des scènes de crimes est également ajoutée à iCRIME, c’est-à-dire la modélisation des comportements des corps, des projectiles, des fluides et des interactions entre objets dans un espace 3D réaliste.

D’ores et déjà, iCRIME propose de s’immerger dans un environnement virtuel en présence d’un avatar qu’il est possible de poignarder. La trajectoire des gouttes de sang résultantes est visualisée en direct et les impacts de gouttes de sang sur le sol ou sur les murs sont fidèles aux équations de la mécanique des fluides. Notre outil permet également d’effectuer le calcul inverse du point d’origine sur la base de taches de sang permettant ainsi de confronter différentes hypothèses sur la position de l’avatar.

Rassembler tous les acteurs de l’enquête dans une même scène

À terme, iCRIME proposera une immersion en réalité virtuelle dans des scènes de crime ensanglantées fidèlement modélisées. Grâce à un casque de réalité virtuelle, les utilisateurs peuvent déjà se déplacer librement dans un environnement numérique qui reproduit les lieux à l’identique. Cette immersion permettra une exploration intuitive, une meilleure appropriation de l’espace et une interaction directe avec les éléments de preuve. iCRIME ne se contentera pas de montrer une scène figée : il permettra d’analyser les hypothèses, de comparer plusieurs versions des faits et d’en débattre dans un espace partagé, que l’on soit enquêteur, expert, avocat ou magistrat. iCRIME permettra de « faire parler » la scène de crime.

Notre apport majeur réside dans notre capacité à simuler numériquement les événements via des modèles physiques élaborés par des chercheurs. Qu’il s’agisse d’un mouvement de corps ou de la dispersion de gouttelettes de sang, iCRIME repose sur des modèles physiques issus de la recherche expérimentale. Ces modèles validés, par des protocoles expérimentaux, permettront de confronter les différentes versions des faits par une analyse objective. Concrètement, cela signifie que l’on peut déjà reproduire une projection de sang depuis un point donné, analyser la trajectoire de la goutte, sa vitesse, son interaction avec des obstacles ou des surfaces.

Quand iCRIME sera certifié, il sera ainsi possible de vérifier si une version des faits est compatible avec les traces observées.

Améliorer la transparence et la contradiction

Cette approche ne se substitue pas à l’enquête, mais elle enrichit l’analyse en objectivant certaines hypothèses. La robustesse scientifique est au cœur du projet. Chaque simulation peut être paramétrée, rejouée, comparée, et surtout, elle laisse une trace : on peut documenter ce qui a été testé, selon quelles hypothèses, et avec quels résultats. C’est un outil au service de la transparence et de la contradiction, deux piliers du procès équitable.

iCRIME est certes encore en cours de développement, mais plusieurs usages sont d’ores et déjà envisagés. Par exemple, son utilisation dans ce que l’on appelle les « Cold Case » pour immerger un témoin, un suspect ou un mis en cause dans une scène de crime ancienne qui existerait toujours et qui serait reconstituée fidèlement en réalité virtuelle. iCRIME permettra ainsi de plonger une personne dans l’environnement pour lui faire évoquer des souvenirs ou des ressentis. Des images ou des sons pourront être joués pour favoriser la remontée de souvenirs afin d’aider à faire avancer une ancienne enquête. Les magistrats et les professionnels du droit voient clairement dans ces outils un levier pour renforcer la compréhension des affaires complexes.

Mais l’introduction de ces technologies dans la justice ne va pas sans débats : quel statut juridique accorder à une simulation même ouverte au contradictoire ? Comment éviter l’effet de persuasion que peut produire une scène immersive ? Quelle formation pour les magistrats, les avocats et les jurés ?

Autant de questions auxquelles notre projet tente de répondre. Son ambition n’est pas de trancher à la place du juge, mais de donner des clés de lecture plus fiables et rigoureuses. En cela, iCRIME s’inscrit dans une démarche de justice augmentée : une justice qui utilise les technologies non pour impressionner, mais pour éclairer.

David Brutin est le coordinateur d’un projet de recherche sur les technologies immersives au service des acteurs de la justice pénale, iCrime, soutenu par l’Agence nationale de la recherche ANR. Il a présenté ce projet au workshop interdisciplinaire pour la sécurité globale qui s’est déroulé les 26 et 27 mars 2025 à Paris-Saclay.

David Brutin a reçu des financements de l'ANR.

Sur la planète Mars, il y a des lumières qui dansent dans la nuit, un peu comme les aurores boréales sur Terre. On peut aujourd’hui les observer dans différentes couleurs, depuis l’orbite ou à la surface de la planète rouge… et vert, donc.

Mars, la planète rouge, n’est finalement pas uniquement rouge.

Durant la nuit, la planète se pare de lumières vertes, certaines semblables aux aurores boréales ou australes se produisant sur Terre. Ces lueurs sont si intenses qu’elles pourraient être observées à l’œil nu par de futurs astronautes en orbite ou à la surface de Mars. Mais outre les aurores, les astronautes pourront également voir un autre phénomène lumineux nocturne appelé « nightglow », ce que l’on pourrait traduire par « lueur nocturne ».

Aurores et lueurs nocturnes martiennes étaient bien connues dans l’ultraviolet et l’infrarouge, principalement grâce aux missions Mars Express (depuis 2003) et MAVEN (depuis 2013). Mais c’est depuis 2023 seulement que nous avons pu les détecter dans le domaine du visible, grâce à la mission ExoMars de l’Agence spatiale européenne (ESA) et aux observations du rover Perseverance de la NASA.

Ces observations ouvrent la voie à de futures études avec des instruments conçus dans le domaine de visible, plus simples, plus légers et moins onéreux que ceux conçus pour observer les ultraviolets. En particulier, le nightglow doit nous apprendre davantage sur la dynamique et de la composition de l’atmosphère martienne ; tandis que les aurores nous renseignent sur les interactions entre le vent solaire et la planète rouge… et vert.

Aurore ou « nightglow » ?

Même si ces deux types d’émission lumineuse, aurore et nightglow, produisent des lueurs dans l’atmosphère, les processus en jeu sont complètement différents.

Les aurores sont le résultat de l’interaction de particules énergétiques venant de l’espace avec les atomes ou molécules de l’atmosphère neutre de la planète, par exemple l’azote ou l’oxygène sur Terre, et le CO₂ sur Mars. Sur Terre, les aurores se forment près des pôles, car c’est là que convergent les lignes du champ magnétique terrestre que suivent les électrons du vent solaire.

Mais sur Mars, la réalité est bien plus complexe, car le noyau de la planète Mars ne génère pas de champ magnétique comme celui de la planète Terre. C’est d’ailleurs pour cette raison que la communauté scientifique ne s’attendait pas à trouver d’aurores dans l’atmosphère martienne, jusqu’à la découverte d’émissions aurorales ultraviolettes, en 2005, avec l’instrument SPICAM de Mars Express (ESA).

À lire aussi : D’où viennent les aurores boréales, et pourquoi sont-elles si différentes sur Jupiter?

Le nightglow se forme différemment, par une suite de réactions « photochimiques ». Du côté de la planète où il fait jour, les molécules naturellement présentes dans l’atmosphère sont dissociées par les photons émis par le Soleil. Par exemple, les photons peuvent casser une molécule de CO₂ en atomes de carbone et d’oxygène. Les atomes nouvellement créés sont transportés par la circulation atmosphérique provoquée par une différence de température, vers le côté nuit, où il fait beaucoup plus froid. Les atomes se recombinent alors pour reformer une molécule. La molécule se trouve cette fois dans un état excité : elle va émettre de la lumière à une longueur d’onde caractéristique en revenant à son état fondamental. C’est cette émission que l’on appelle nightglow.

Les sources de ces émissions lumineuses (aurores et nightglow) étant différentes, elles nous permettent d’étudier différents paramètres de l’atmosphère, à différents endroits et différentes altitudes de l’atmosphère.

Les aurores de Mars vues depuis l’orbite

Grâce à l’instrument SPICAM de Mars Express, notre équipe a pu observer une vingtaine d’aurores sur Mars. Toutes se situaient aux endroits où le champ magnétique résiduel piégé dans la roche à la surface de Mars est le plus fort – une région s’étend principalement dans l’hémisphère Sud, entre 120° et 250° de longitude.

À cet endroit, les lignes de champ magnétique forment des arcs qui agissent comme des boucliers contre les particules énergétiques, un peu comme un mini champ magnétique terrestre.

Entre deux arcades, les lignes de champ sont ouvertes et forment des sortes de canyons, dans lesquels les électrons venant du vent solaire se précipitent et interagissent avec les atomes et molécules neutres de l’atmosphère, principalement dioxyde de carbone et oxygène. Ces atomes et molécules se retrouvent alors dans un état excité instable et, lorsqu’ils se désexcitent pour retrouver dans leur état fondamental, émettent des photons à des longueurs d’onde bien caractéristiques. C’est ainsi que l’on trouvera principalement des émissions de monoxyde de carbone (CO), dioxyde de carbone ionisé (CO₂⁺) et oxygène (O) dans l’ultraviolet et des émissions d’oxygène dans l’ultraviolet lointain. Ces émissions se produisent à environ 135 kilomètres d’altitude.

Depuis 2013, grâce aux instruments IUVS de la mission MAVEN de la NASA et EMUS à bord d’Emirates Mars Mission bien plus sensibles que SPICAM, nous sommes constamment surpris !

En effet, nous savons désormais que des émissions aurorales se produisent également en dehors de la zone de fort champ magnétique résiduel. Elles sont moins intenses, mais beaucoup plus fréquentes dans l’hémisphère Nord, par exemple.

D’autres types d’aurores ont également été observés : des aurores sinueuses, avec une forme de serpent dont la longueur peut couvrir tout un hémisphère en se déplaçant très rapidement, ou encore des aurores diffuses qui peuvent recouvrir toute la face nocturne de la planète ! Ces aurores diffuses se produisent plus bas en altitude, à environ 60 kilomètres à 80 kilomètres. Elles se produisent assez rarement car elles nécessitent la présence d’évènements SEP (pour Solar Energetic Particle) durant lesquels les particules émises par le Soleil, principalement des protons, se retrouvent fortement accélérées.

Aurores et activité solaire sont donc intimement liées. Les aurores martiennes peuvent avoir, comme sur Terre, des endroits de formation privilégiés, mais sont globalement très variables et assez difficilement prévisibles.

Observer des aurores depuis la surface de Mars

Nous savons que l’une des émissions aurorales précédemment observées dans l’UV (les atomes d’oxygène excités émettant à 297 nanomètres) possède une contrepartie dans le domaine du visible – il s’agit de la raie de l’oxygène à 557 nanomètres, qui donne sa couleur verte aux aurores terrestres. Cette composante devrait également être observable dans l’atmosphère martienne.

Et c’est l’exploit qu’a réalisé l’équipe du rover Perseverance en détectant la première aurore visible dans le ciel martien en mars 2024. L’équipe a guetté l’apparition d’évènements SEP au niveau du Soleil pour commander à distance au rover d’observer le ciel durant les nuits correspondantes. Une stratégie fructueuse, puisque l’émission à 557 nanomètres a été détectée par le spectromètre de Perseverance ! C’est donc la première fois qu’une image d’une aurore a été prise depuis le sol d’une planète autre que celui de la Terre.

L’intensité de cet évènement aurait probablement été trop faible pour pouvoir être perceptible par un œil humain, mais d’autres aurores, plus intenses, pourraient tout à fait être détectées à l’œil nu par de futurs astronautes à la surface ou en orbite autour de Mars.

Le « nightglow » de Mars serait visible par de futurs astronautes

Dans le cas de Mars, les photons émis par le Soleil interagissent avec les molécules de CO₂ majoritairement présentes dans l’atmosphère martienne (~96 %), principalement au niveau du pôle d’été, éclairé et échauffé par le Soleil.

Les molécules de CO₂ sont alors dissociées et les atomes d’oxygène sont transportés vers le pôle d’hiver plongé dans la nuit et le froid, par ce que l’on appelle la circulation été-hiver. Là, les atomes d’oxygène se recombinent pour former une molécule de O₂ dans un état excité, qui émet alors une émission lumineuse à une longueur d’onde caractéristique en retournant à son état fondamental. C’est cette émission, que l’on observe dans la nuit polaire martienne d’hiver, que l’on appelle nightglow.

Ce nightglow a d’abord été observé dans l’infrarouge, à 1,27 micromètre, à partir de l’orbite martienne, par la mission MRO (pour Mars Reconnaissance Orbiter), lancée en 2005, par la NASA.

Mais c’est en 2023 que cette émission de l’oxygène a été observée pour la toute première fois dans le domaine du visible, à environ 50 kilomètres d’altitude. Contrairement aux aurores, variables et difficilement prévisibles, le nightglow est très homogène dans le temps et dans l’espace.

De plus, son intensité est telle que de futurs astronautes n’auraient aucune difficulté à observer un ciel vert au-dessus du pôle d’hiver lors d’une belle nuit étoilée.

Les futures missions

Grâce à ces avancées majeures dans le domaine du visible, nous savons désormais qu’il nous est possible de continuer d’étudier l’atmosphère de Mars en utilisant des instruments plus simples, plus légers et moins onéreux en utilisant le domaine visible plutôt que celui de l’ultraviolet.

C’est ce que nous voulons faire avec la caméra aurorale M-AC à bord de M-MATISSE, une mission que nous avons proposée à l’Agence spatiale européenne (ESA) et qui est actuellement en phase de sélection. Deux orbiteurs emporteraient à leur bord différents instruments pour analyser l’environnement de Mars, ainsi qu’une caméra avec un filtre pour observer les émissions vertes autour de 557 nanomètres.

Grâce à M-AC, nous pourrions photographier et prendre des vidéos des aurores martiennes avec une résolution et une sensibilité jamais atteintes auparavant. Si elle est acceptée par l’ESA, cette mission devrait être lancée en 2037 en direction de la planète rouge… et vert !

Lauriane Soret a reçu des financements du F.R.S.-FNRS.