Patrick Gasda est un scientifique du personnel dans le groupe des sciences et applications spatiales au Los Alamos National Laboratory. En tant que membre de l’équipe OrganiCam, il travaille avec le chef d’équipe Roger Wiens pour étudier la géochimie et l’astrobiologie d’Europa. La phase de conception d’OrganiCam est financée par le programme Laboratory Directed Research and Development. Gasda a contribué à cet article dans le cadre des Voix d’experts de Space.com : Op-Ed & Insights.
En l’absence décevante de petits aliens verts sur l’une des lunes de Jupiter ou d’une civilisation construisant des canaux sur Mars, la chasse à la vie au-delà de la Terre étire nos prouesses scientifiques et technologiques jusqu’à leurs limites. Si nous trouvons de la vie là-bas, elle sera minuscule, à l’échelle moléculaire.
Après un lancement réussi fin juillet, le rover Persévérance de la NASA navigue silencieusement dans l’espace pour son voyage de sept mois vers Mars, où il parcourra le cratère Jezero à la recherche de preuves d’habitabilité et de vie. Dans cet intermède paisible avant que le rover ne touche la planète rouge au début de l’année prochaine, nous avons le temps de penser aux futures missions cherchant la vie sur d’autres corps planétaires à travers le système solaire.
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Ces missions rechercheront des molécules organiques biologiques, les blocs de construction à base de carbone qui constituent tous les êtres vivants que nous connaissons. En effet, si nous finissons par trouver de la vie – ou des preuves d’une vie passée – sur Mars ou ailleurs, ce ne sera pas un petit alien vert. Ce sera une biomolécule ou une vie bactérienne fossilisée.
La recherche se concentre sur les environnements habitables sur Mars et au-delà. Les missions récentes vers les planètes extérieures ont observé des preuves de panaches de vapeur d’eau provenant de la lune de Jupiter, Europe, ce qui soulève la possibilité intrigante de molécules organiques sur sa surface, provenant de l’océan en dessous. Des engins spatiaux ont détecté des molécules organiques dans les panaches émanant d’Encelade, une lune de Saturne. Plus récemment, la sonde Dawn de la NASA a volé à 35 kilomètres de la surface de Cérès, une planète naine de la ceinture d’astéroïdes, et a détecté de la saumure et un réservoir probablement vaste et profond d’eau salée liquide.
Ce sont tous des endroits à rechercher en priorité.
Comme l’un des endroits les plus probables pour trouver la vie – et certainement le plus proche – Mars continue de retenir notre attention. Bien que la terre froide et sèche, l’atmosphère mince et les radiations extrêmes à la surface soient hostiles à la vie, le rover Curiosity de la NASA, qui explore actuellement Mars, a trouvé des molécules organiques. Mais sont-elles biologiques ? Difficile à dire car toutes les molécules présentes à la surface auraient été gravement endommagées par les radiations pendant des millions d’années.
Les matières organiques biologiques pourraient être plus répandues dans les grottes à tubes de lave sur Mars. A l’abri dans les profondeurs du sous-sol, la vie a pu prospérer – ou prospère encore ? – dans les saumures salées qui s’infiltraient des lacs de surface aujourd’hui disparus. L’eau salée a une température de congélation plus basse que l’eau ordinaire, et la chaleur du manteau de Mars dans les profondeurs pourrait maintenir l’eau liquide.
Pour savoir si la vie a pu former l’une des molécules organiques sur Mars, nous devons envoyer des instruments capables de répondre à cette question, mais l’exploration de Mars en profondeur est une tâche ardue. La plupart des tubes de lave connus sur Mars ont au moins une lucarne s’ouvrant sur la surface. Bien que nous ne connaissions pas la profondeur de ces grottes, leurs embouchures font 300 pieds (91 mètres) de large, et on pense que certaines descendent au moins à un quart de mile (0,4 km) sous terre.
Pourquoi ne pas y aller en avion ? Pour ce faire, nos instruments doivent être simples, robustes, légers et compacts. Il en va de même pour l’envoi d’instruments dans les environnements rudes, glacés et à fort rayonnement d’Europe, d’Encelade ou de Cérès. Pour répondre à ces critères difficiles, le Los Alamos National Laboratory a mis à profit son expertise dans la conception et la mise en service d’instruments pour l’exploration spatiale pour développer un nouveau modèle, OrganiCam.
La vie sur Mars : Exploration et preuves
Un instrument précurseur développé à Los Alamos, ChemCam, explore actuellement Mars sur le rover Curiosity. Installé en haut du mât du rover, ChemCam tire un faisceau laser infrarouge sur les roches et les sols, créant un plasma chaud. L’instrument mesure ensuite les couleurs de la lumière dans le plasma, qui fournissent des indices sur la composition élémentaire des roches. Une caméra fournit des photographies très détaillées des cibles laser, qui aident également les scientifiques à déterminer la géologie de surface.
Les découvertes de ChemCam ont approfondi notre connaissance de Mars en tant que planète autrefois plus chaude et plus habitable, ont révolutionné notre compréhension de la géologie de la planète et nous ont incités à revoir à la hausse nos estimations des anciennes abondances d’eau de surface et d’oxygène dans l’atmosphère – deux conditions nécessaires à la vie.
SuperCam, développée conjointement par Los Alamos et l’agence spatiale française, est ChemCam sur des stéroïdes. Naviguant actuellement vers Mars dans le cadre de la mission Mars 2020 de Persévérance, SuperCam combine les capacités de chimie à distance et l’imagerie de ChemCam avec deux techniques de minéralogie, ce qui la rend encore meilleure pour détecter les composés liés à la possibilité de la vie. En plus de cela, elle peut enregistrer le son grâce à un microphone, une première sur Mars.
Comme la branche suivante de l’arbre généalogique, OrganiCam apporte d’autres innovations, notamment une imagerie unique à fluorescence rapide pour détecter non seulement les matières organiques, mais aussi les biomolécules. Voici comment cela fonctionne. Lorsqu’elles sont stimulées par le laser, les molécules organiques biologiques émettent des éclats de lumière rapides (environ 100 nanosecondes). Mais d’autres matériaux, comme la roche, émettent de la lumière plus lentement (microsecondes à millisecondes). OrganiCam utilise la même caméra ultrarapide que SuperCam pour mesurer ces émissions rapides, ce qui nous permet de distinguer les signaux biologiques des roches de fond. Comme étape suivante de l’analyse de l’instrument, la spectroscopie Raman identifie la structure moléculaire des matériaux biologiques, de sorte que nous pouvons distinguer le calcaire d’une roche volcanique.
OrganiCam est également dotée de lentilles ultra-durcies contre les radiations, d’une plus grande efficacité énergétique et d’un design plus léger et plus compact que ses prédécesseurs, de sorte qu’un petit drone pourrait la transporter à bien plus d’endroits sur Mars qu’elle ne pourrait aller en se portant sur un rover. Mieux encore, un drone pourrait transporter l’instrument dans l’une de ces grottes de lave. OrganiCam pourrait également être facilement adaptée à une mission sur un monde glacé. (Vous pouvez regarder une vidéo sur OrganiCam ici.)
OrganiCam peut également être orientée vers des activités plus terrestres. Elle peut détecter de manière non destructive les matériaux biologiques dans des échantillons uniques sans les détruire, comme le matériel rapporté par les missions des planètes extérieures et des astéroïdes, et elle peut évaluer la présence de matières organiques biologiques dans les salles blanches, les hôpitaux ou d’autres installations stériles, pour aider à endiguer la propagation des infections ou des impuretés dans les processus industriels.
Bien que ce soient là des missions dignes de ce nouvel instrument, pour ceux d’entre nous qui font partie de l’équipe de Los Alamos qui a développé OrganiCam, l’attrait de trouver des preuves de vie sur une autre planète, une lune, un astéroïde ou une comète est la motivation dominante. Une découverte de cette ampleur est le rêve de tout scientifique. J’espère que nous aurons cette chance.
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