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Du volcan Kilauea à la Planète Rouge // From Kilauea Volcano to the Red Planet

drapeau-francaisEn septembre 2016, la simulation d’une mission d’atterrissage sur la planète Mars a eu pour cadre le volcan Kilauea. L’expérience faisait partie du programme Biologic Analog Science Associated with Lava Terrains (BASALT).de la NASA.  Le programme BASALT se compose d’un groupe international de 65 scientifiques, ingénieurs, informaticiens et astronautes dont la mission est l’exploration humaine de Mars à l’aide de robots. L’un des principaux objectifs de BASALT est d’examiner comment les humains peuvent effectivement explorer la surface de Mars pour y détecter des signes de vie, et de comprendre l’histoire géologique de la Planète Rouge.
Le Kilauea offre des paysages qui ne sont pas vraiment ceux de la planète Mars, mais ils s’en rapprochent. La région du Mauna Ulu sur l’East Rift Zone a été choisie comme zone d’atterrissage et d’exploration de Mars.
L’équipe scientifique du programme BASALT a installé un poste de contrôle de la mission à l’intérieur du camp militaire du Kilauea. La transmission bidirectionnelle de la voix, des vidéos et des données a été établie entre ce centre de commandement et l’équipe sur le terrain composée de deux membres qui ont effectué des échantillonnages en simulant, dans le secteur du Mauna Ulu, les conditions d’une mission sur Mars. Par exemple, les communications ont été établies avec une latence de 15 minutes pour imiter les délais de transmission imposés par la grande distance entre la Terre et Mars.
Outre la simulation des conditions de mission sur Mars, le programme BASALT a également testé diverses plates-formes scientifiques mobiles, des dispositifs portatifs pour déterminer la température et la composition des roches, ainsi que des technologies de pointe pour la transmission et l’affichage des vidéos et des données.
Le HVO a cautionné le projet BASALT en acceptant d’installer des antennes relais sur le toit de sa tour d’observation du cratère de l’Halema’uma’u.
Les volcans hawaïens ont toujours occupé une place prépondérante dans la formation des astronautes américains. Dans les années 1960 et 1970, la NASA a utilisé divers sites du Kilauea et les hautes pentes du Mauna Kea pour enseigner la volcanologie aux astronautes des missions Apollo et pour les préparer aux missions lunaires.

Plus récemment, la NASA, en collaboration avec l’Université d’Hawaï, a conduit des expériences pour étudier la faisabilité de longs séjours sur Mars.
De 2008 à 2012, des missions ont testé sur le Mauna Kea les méthodes d’extraction de l’oxygène et de l’eau de la cendre volcanique. Depuis 2012, le programme Hawaiii Space Exploration Analog and Simulation (HI-SEAS) a organisé des missions d’isolement de longue durée dans lesquelles des équipes scientifiques ont passé jusqu’à un an à l’intérieur d’un dôme géodésique situé sur le Mauna Loa.
Avant le programme BASALT sur le Kilauea, l’équipe scientifique de la NASA a effectué une autre simulation d’atterrissage sur Mars en 2015 sur le site des Cratères de la Lune dans l’Idaho.
L’équipe scientifique du programme BASALT espère retourner à Hawaï en 2017 pour répéter la mission dans un autre secteur du Kilauea.

Source: USGS / HVO.

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drapeau-anglaisA simulated Mars landing mission unfolded on Kilauea Volcano for two weeks in September 2016. The work was part of NASA’s Biologic Analog Science Associated with Lava Terrains (BASALT) program. BASALT consists of an international group of 65 scientists, engineers, computer scientists and astronauts dedicated to furthering the human-robotic exploration of Mars. One of the main objectives of the BASALT research program is to examine how humans can effectively explore the surface of Mars for life and to understand the geologic history of the Red Planet.

Kilauea Volcano offers landscapes that are not perfect analogs for Mars, but come quite close. The Mauna Ulu region on the east Rift Zone has been targeted as the Mars landing and exploration area.

The BASALT team also set up a Science Mission Control at Kilauea Military Camp. Two-way voice, video and data streaming was established between this command center and the field team, which consisted of two crew members who conducted field sampling under simulated Mars mission conditions around Mauna Ulu. These communications were delayed by up to 15 minutes to mimic transmission latencies due to the great distance between Earth and Mars.

In addition to simulating Mars mission conditions, the project also evaluated the use of various mobile science platforms, hand-held devices to determine temperature and composition of rocks, and cutting-edge video and data display technologies.

The Hawaiian Volcano Observatory (HVO) supported the BASALT project by hosting communication relay antennae in its observation tower.

Hawaiian volcanoes have featured prominently in the training of American astronauts for decades. In the 1960s and 1970s, NASA used various locations on Kilauea and the high slopes of Mauna Kea to teach Apollo astronauts volcanology and prepare them for what they might encounter on the surface of the Moon.

More recently, NASA, along with the University of Hawaii, has conducted experiments to advance the feasibility of long-term human habitation on Mars.

From 2008 to 2012, international campaigns carried out on Mauna Kea tested methods of extracting oxygen and water from volcanic cinder. Since 2012, the Hawai‘i Space Exploration Analog and Simulation, or HI-SEAS, program has conducted long-duration isolation missions in which crews spend up to a year inside a geodesic dome located on the slope of Mauna Loa.

Prior to the BASALT program at Kilauea Volcano, the NASA team conducted another simulated Mars landing in 2015 at the Craters of the Moon National Monument in Idaho.

The BASALT team hopes to return to Hawaii in 2017 to repeat the mission in another area of Kilauea.

Source: USGS / HVO.

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Vue du Mauna Ulu (Photo: C. Grandpey)

 

Nouvelle étude sur l’activité volcanique martienne // New research on Martian volcanic activity

drapeau-francaisUn chercheur de l’Université de Houston, en collaboration avec des collègues d’autres universités, a analysé une météorite martienne découverte en Afrique en 2012 et l’équipe scientifique a décelé des preuves d’une activité volcanique d’une durée d’au moins 2 milliards d’années sur Mars. Les résultats de leur étude viennent d’être publiés dans la revue Science Advances. Ils confirment que certains des volcans ayant la plus longue durée de vie dans le système solaire se trouvent sur la Planète Rouge.
Le plus grand volcan martien, l’Olympus Mons, présente une hauteur de près de 27 kilomètres, ce qui est près de trois fois la hauteur du Mauna Kea à Hawaï depuis sa base au fond de l’océan. L’étude donne de nouveaux indices sur l’évolution de la planète et permet d’en savoir plus sur l’histoire de l’activité volcanique sur Mars.
L’essentiel de nos connaissances sur la composition des roches volcaniques martiennes provient de météorites découvertes sur Terre. L’analyse de différentes substances fournit des informations sur l’âge de la météorite, sa source magmatique, le temps passé dans l’espace et le temps passé par la météorite à la surface de la Terre.
La surface de Mars a été impactée par un objet en provenance de l’espace il y a 1 million d’années. Il a percuté un volcan ou une plaine volcanique, ce qui a propulsé des roches dans l’espace. Des fragments de ces roches ont traversé l’orbite de la Terre et sont retombés sous forme de météorites.
La météorite Northwest Africa 7635, découverte en 2012, contient une roche volcanique appelée shergottite. Onze de ces météorites martiennes, avec la même composition chimique et le même temps de trajet dans l’espace, ont été découvertes sur Terre. Cela prouve qu’elles proviennent d’une même source volcanique et du même endroit sur Mars.
Les météorites précédemment analysées avaient des âges qui variaient entre 327 millions et 600 millions d’années. En revanche, la météorite analysée par la dernière équipe de chercheurs s’est formée il y a 2,4 milliards d’années, ce qui laisse supposer qu’elle est issue de l’un des plus anciens centres volcaniques du système solaire.
Source: Université de Houston.

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drapeau-anglaisA researcher of the University of Houston, with the collaboration of scientists from other universities, has analysed a Martian meteorite found in Africa in 2012 and discovered evidence of at least 2 billion years of volcanic activity on Mars. The results of their study have just been published in the journal Science Advances. They confirm that some of the longest-lived volcanoes in the solar system may be found on the Red Planet.

The largest Martian volcano, Olympus Mons, is nearly 27 kilometres high, which is nearly three times the height of Mauna Kea in Hawaii from its bottom in the ocean. The study offers new clues to how the planet evolved and allows to know more about the history of volcanic activity on Mars.

Much of what we know about the composition of rocks from volcanoes on Mars comes from meteorites found on Earth. Analysis of different substances provides information about the age of the meteorite, its magma source, length of time in space and how long the meteorite was on Earth’s surface.

The surface of Mars was hit by an object from space 1 million years ago. It slammed into a volcano or lava plain, which ejected rocks into space. Fragments of these rocks crossed Earth’s orbit and fell as meteorites.

The meteorite, known as Northwest Africa 7635 and discovered in 2012, was composed of volcanic rock called a shergottite. Eleven of these Martian meteorites, with similar chemical composition and ejection time, have been found. This proved they came from a similar volcanic source and from the same location on Mars.

Previously analyzed meteorites range in age from 327 million to 600 million years old. In contrast, the meteorite analyzed by the latest research team was formed 2.4 billion years ago and suggests that it was ejected from one of the longest-lived volcanic centres in the solar system.

Source : University of Houston.

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Vue de la météorite Northwest Africa 7635

(Source: University of Houston)

Des Cratères de la Lune à la planète Mars // From Craters of the Moon to Mars

drapeau-francaisDes chercheurs de la NASA se sont donné rendez-vous en août 2016 au Monument national des Cratères de la Lune dans l’Idaho où ils ont réalisé le premier scan tridimensionnel d’Indian Tunnel, l’un des tunnels de lave les plus longs et les plus accessibles du site.
Leur travail permettra non seulement de mieux comprendre le passé géologique de notre planète, mais il permettra également aux scientifiques d’en savoir plus sur la vie souterraine susceptible d’exister sur d’autres planètes.
L’équipe a créé le nouveau scan à l’aide d’un LIDAR (acronyme de LIght Detection And Ranging), une technique de mesure à distance fondée sur l’analyse des propriétés d’un faisceau de lumière renvoyé vers son émetteur. Elle utilise des impulsions laser pour numériser un environnement et créer une image tridimensionnelle du terrain. Le puissant scanner laser utilisé par l’équipe scientifique peut détecter au millimètre près les détails et la texture d’une surface. Un tel scan nécessite plusieurs dizaines de gigaoctets de stockage et la cartographie d’un seul site peut prendre plusieurs jours. Si les scientifiques sont en mesure de découvrir les caractéristiques et les dangers à l’intérieur des tunnels de lave, les planificateurs de mission pourront à leur tour décider comment les explorer et les exploiter sur la Lune, sur Mars ou sur d’autres planètes.
Un chercheur de la NASA a expliqué que «le but ultime est de réaliser la cartographie d’un grand nombre de tunnels de lave.» Il espère pouvoir un jour installer un tel équipement de scannage sur un petit robot et à le piloter distance pour cartographier des tunnels de lave sur d’autres planètes.
Les scientifiques ont détecté les preuves d’un vaste réseau de tunnels sous la surface martienne. Certains planificateurs de missions pensent que ces tunnels pourront servir de refuges aux premiers explorateurs de la Planète Rouge. En effet, ils auront besoin de se protéger contre les rayonnements intenses, les tempêtes de poussière et les températures extrêmes. De plus, les anciennes grottes martiennes peuvent apporter leur lot de nouvelles révélations, comme des réservoirs d’eau et des traces de vie microbienne.
L’envoi d’astronautes dans des tunnels de lave non cartographiés sur la Lune ou sur Mars serait dangereux. Il sera donc préférable d’envoyer d’abord des robots, éventuellement  rattachés à la surface par un câble, en guise d’éclaireurs. Il se peut qu’un jour sur Mars l’accès rapide à ces abris sauve la vie des hommes venus explorer la planète. C’est là que les cartes LIDAR pourront s’avérer très utiles. Les scans obtenus peuvent dès maintenant être communiqués aux ingénieurs qui planifient les futures missions martiennes afin qu’ils puissent étudier en détail les meilleurs chemins à emprunter.
Source: National Geographic.

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drapeau-anglaisA team of NASA researchers gathered in August at Craters of the Moon National Monument in Idaho where they created the first complete three-dimensional scan of Indian Tunnel, one of the largest and most accessible lava tubes at the site.

Their work not only helps us better understand our planet’s geologic past, but it will also allow scientists to learn more about potential subterranean living on other worlds.

The team created the new scan using LIDAR (for LIght Detection And Ranging), which uses laser pulses to scan an environment and create a three-dimensional view of the terrain. The team’s powerful laser scanner can detect the detail and texture of a surface down to millimetres. Such scanning is data-intensive, requiring several tens of gigabytes of storage, and mapping a single location can take several days. But the more scientists can discover about the features and hazards that are common among lava tubes, the better mission planners can decide how to explore and exploit them on the moon, Mars, or elsewhere.

A NASA researcher explained that « part of the ultimate goal is to get a collection of lava tubes mapped.” He eventually hopes to mount similar scanning equipment on a small rover and remotely map alien lava tubes.

Scientists have found signs of an extensive network of lava tubes underneath the Martian surface, too. Some mission planners think these tubes will allow to keep early settlers safe.

Indeed, the visitors will need protection from intense radiation, dust storms, and temperature extremes. The ancient Martian caves may come with additional revelations, such as reservoirs of water and traces of microbial life.

Sending astronauts into unmapped lava tubes on the moon or Mars would be unsafe, so rovers, perhaps connected to the surface by a tether, will likely be sent ahead of them. Someday on the Martian surface, finding those easily accessible shelters may be lifesaving. And that’s where the LIDAR maps can become very useful. The resulting scans can now be shared with engineers and designers planning future Mars missions, so they can study the best possible paths in detail.

Source : National Geographic.

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Craters of the Moon National Monument (Photos: C. Grandpey)

 

Des similitudes entre El Tatio (Chili) et la planète Mars // Similarities between El Tatio (Chile) and Mars

drapeau-francaisEn 2007, Spirit, le module d’exploration de la planète Mars – Mars Exploration Rover (MER) – a atteint une plate-forme légèrement surélevée que les scientifiques ont baptisée Home Plate. Cet affleurement rocheux avait une base composée de cendres solidifiées avec, à proximité, des dépôts de basaltes riches en gaz. A côté de cette plate-forme, on apercevait sous la surface un sol de couleur claire mis à jour par les roues du robot. Les spectres des minéraux de ce sol ont été envoyés vers la Terre et les analyses ont révélé qu’il était composé presque entièrement de silice.
D’un point de vue géologique, il semblait y avoir deux hypothèses: Home Plate avait peut-être été une fumerolle volcanique, ou bien il pouvait s’agir des restes d’une source chaude riche en minéraux. Quoi qu’il en soit, l’eau et la chaleur avaient probablement joué un rôle, et la découverte a fait naître de nouvelles questions et de nouveaux projets d’études.
C’est à ce moment que le robot Spirit a décidé de se taire et de ne plus émettre ! Pour essayer de percer le mystère de la Home Plate martienne, les chercheurs ont parcouru la Terre dans l’espoir de trouver des signaux minéralogiques semblables à ceux observés sur Mars. Ils pensaient qu’en découvrant des conditions identiques ou quasiment identiques à l’environnement martien, ils pourraient être en mesure de reconstituer les événements qui ont ponctué l’ancien passé de la planète.
C’est pourquoi une équipe scientifique de l’Université d’Arizona s’est rendue à El Tatio, un ensemble de sources chaudes de l’altiplano chilien. À 4200 mètres d’altitude, le paysage froid et sec est proche de l’environnement martien. Une fois sur place, les chercheurs sont partis à la recherche de la silice opaline, une combinaison amorphe de dioxyde de silicium (SiO2) et d’eau qui forme une fine croûte de dépôts autour des canaux d’évacuation de l’eau. En utilisant le même type de spectromètre infrarouge que le robot Spirit sur Mars, ils ont cherché des échantillons montrant une forte capacité d’absorption au nombre d’ondes 1 260 dans le spectre. Alors que la plupart des bandes d’absorption sur Home Plate étaient plausibles en se référant la géologie terrestre, cette bande d’absorption de 1 260 restait mystérieuse.
Les scientifiques ont découvert que certains échantillons prélevés à El Tatio présentaient la capacité d’absorption à 1 260 dans le spectre ; de plus, ces échantillons présentaient une fine couche de chlorure de sodium (NaCl) au-dessus de la silice. En y regardant de plus près avec un microscope électronique, ces roches présentaient des couches minces qui faisaient alterner la silice compacte et une texture remplie de trous qui, semblables à des échantillons prélevés en Nouvelle Zélande, ont été façonnées par des activités microbiennes. Au fur et à mesure que les biofilms des communautés microbiennes denses croissent, ils excrètent une boue riche en sucre qui se lie à la silice ou aux minéraux riches en calcium qui précipitent hors de l’eau chaude. Des roches se forment, et tandis que certaines cellules sont trop lentes pour s’échapper et se trouvent noyées dans la silice, la plupart s’extirpent vers la surface, laissant derrière elles  un réseau de trous qui se remplit d’eau salée pour finir recouvert de halite (espèce minérale solide composée de chlorure de sodium de formule brute).
Suite à leurs observations à El Tatio, les scientifiques de l’Arizona ont publié un rapport faisant valoir que la silice opaline à Home Plate provenait probablement d’une source chaude plutôt que d’une fumerolle volcanique.

Source: Discover Magazine.

Et pendant ce temps, les abysses de nos océans, où se cachent les zones de subduction génératrices de puissants séismes et tsunamis, restent dans l’obscurité. Comme me le faisait remarquer le biologiste marin Laurent Ballesta il y a quelque temps, plus de 75 % des zones très profondes restent inexplorées.

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drapeau-anglaisIn 2007, the Mars Exploration Rover (MER) Spirit came across a slightly raised platform which scientists named Home Plate. The rocky outcrop had a base of solidified ash, with nearby deposits of gas-filled basalts. Next to the plateau, a light-coloured soil just beneath the surface was exposed by the rover’s wheels. Mineralogical spectra of this soil were beamed back to Earth, revealing that it was composed almost entirely of silica.

From a geological standpoint, there seemed to be two main options: Home Plate may have been a volcanic fumarole, or it could signify the remnants of a mineral rich hot spring. Either way, water and heat were likely involved, and the discovery led to new questions and exciting plans for further studies.

But then, the Spirit rover went silent. To pursue the Home Plate mystery, they travelled over the Earth for mineralogical signals most similar to those found on Mars. They thought that by determining the conditions that best recapitulate the Martian data, they might be able to piece together the events of Mars’ ancient past.

Which is why a team of scientists at Arizona State University travelled to El Tatio, a series of hot springs in Chile’s altiplano. At 4,200 metres high, the cold and dry landscape was close to the Martian environment. Once there, they tracked down opaline silica, an amorphous combination of SiO2 and water that forms thin, crusty deposits around water channels. Using the same type of infrared spectrometer that the Spirit rover deployed on Mars, they looked for samples that showed a strong absorption feature at 1,260 wavenumbers in the spectrum. While most of the Home Plate absorption bands made sense based on terrestrial geology, that 1,260 band had remained mysterious.

Remarkably, some samples at El Tatio showed the 1,260 feature – samples that had a thin crust of NaCl on top of the silica. Looking even closer with electron microscopy, these rocks showed thin layers that alternated between compacted silica and a hole-filled texture that has, in similar samples from New Zealand, been shaped through microbial activity. As biofilms of dense microbial communities grow, they excrete sugar-rich slime, which binds silica or calcium minerals that precipitate out of the hot water. Rocks are constructed, and while some cells are too sluggish to escape and are entombed by the silica, most squirm upward to the surface, leaving a network of holes that is filled in with salty water and ultimately coated with halite.

Bringing several types of data together – mineralogical, morphological, and chemical – The Arizona scientists have published a report arguing that the opaline silica at Home Plate came from a hot spring rather than a volcanic fumarole.

Source : Discover Magazine.

And during this time, the abysses of our oceans, where subduction zones are generating powerful earthquakes and tsunamis, remain in complete darkness. As marine biologist Laurent Ballesta told me some time ago, more than 75% of the very deep ocean areas remain unexplored.

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« Geysers » d’El Tatio (Photo: C. Grandpey)