mise à jour le 23 Novembre 2006

EXPÉDITION DANS L'ATACAMA:
CHERCHER LA VIE SUR MARS ?

Avec :

Chris Mac KAY du centre Ames de la NASA

David WETTERGREEN de l'Université Carnegie Mellon

Pierre Yves COUSTEAU Biochimiste

Débat animé par Gilles DAWIDOWICZ, planétologue, APM, SAF.

À la Cité des Sciences de Paris.

le Samedi 18 Novembre 2006 à 15H.

Soirée patronnée par :

Photos : Les photos en haute définition sont disponibles sur simple demande pour ceux qui le souhaitent, de même toutes les photos de cette soirée ne sont pas dans cet article.

Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur.  Voir les crédits des autres photos

 

BREF COMPTE RENDU

Cette soirée passionnante fut menée de mains de maître par Gilles Dawidowicz, qui en introduction nous indique que pour chercher la vie sur Mars, il faudrait essayer de faire des tests dans des conditions similaires sur Terre afin de mettre au point les expériences et matériel.

Cette science c'est l'exobiologie, c'est le plus grand enjeu de l'astronomie moderne.

Cette science est consacrée à l'étude des facteurs de tous ordres qui peuvent mener à la vie et à son évolution.

On sait que la vie sur Terre existe même dans des conditions extrêmes : volcans, au fond des mers sur les dorsales océaniques etc…

En est il de même dans l'espace et en particulier sur Mars?

La participation téléphonique de Nathalie CABROL (de la NASA, c'est elle qui a grandement contribué au choix du lieu d'atterrissage de Spirit dans le cratère Gusev) qui est en expédition dans la cordillères des Andes n'a pas pu se faire, les satellites étant contre nous.

Un nombreux public présent ce samedi après midi à la Cité des Sciences de Paris.

PLAN DE LA SOIRÉE : (accès direct en cliquant sur les liens, sinon déroulez le texte)

La plupart des conférences ont eu lieu en anglais, avec traduction simultanée.

·        "The search for life on Mars and the Atacama desert" : la recherché de la vie sur Mars et le désert d'Atacama par Chris Mc Kay de la NASA.

·        "Spaceward bound expedition in Atacama desert" : l'expédition orientée espace dans le désert de l'Atacama par Pierre Yves Cousteau, biologiste de l'équipe de C Mc Kay.

·        "Robotic Astrobiology" : l'astrobiologie et la robotique par David Wettergreen, spécialiste de robotique à la Carnegie Mellon University, travaillant pour la NASA.

LA RECHERCHE DE LA VIE SUR MARS ET LE DÉSERT D'ATACAMA par Chris Mc KAY de la NASA.

Christopher Mac Kay est physicien, planétologue au centre AMES (appelé ainsi en hommage à Joseph Ames, le fondateur du NACA, précurseur de la NASA) de la NASA en Californie dans la Silicon Valley. Ames est le plus grand centre de la NASA consacré à l'exobiologie et aux technologies nouvelles.

Chris a été impliqué aussi dans la mission Cassini-Huygens et c'est un grand spécialiste de la Lune.

Il a participé aussi à des plongées sous marines à la recherche de la vie extrême.

 

 

 

Les premières recherches de vie sur Mars ont débuté en 1976 avec les sondes Viking qui se sont posées sur Mars et ont procédé à des expériences biologiques pour la première fois.

Viking avait aussi trouvé de l'eau (en altitude des traces de rivières) et au sol du givre de glace d'eau.

 

En fait, l'atmosphère de Mars serait propice à la vie si il y avait de l'eau liquide au sol.

 

Viking emportait trois types d'expériences biologiques : mais elles se sont révélées négatives; on en a conclu que les réactions obtenues n'étaient pas d'origine biologique mais chimique.

Alors l'affaire est close??

 

Non nous dit Chris.

 

 

Pourquoi la vie sur Mars est elle intéressante?

Est ce que la vie est générale dans l'Univers? Si on en trouve sur Mars on peut le supposer, sinon, c'est plus problématique.

Si elle existe sur Mars, où la vie se situe-t-elle sur l'arbre de la vie?

 

Pourquoi aller sur Mars?

 

 

On pense qu'elle a une histoire intéressante de vie à cause de la présence d'eau liquide dans le passé.

 

L'environnement actuel permet aussi la préservation des traces de vie passées si elles ont existé.

 

On voit parfaitement sur cette photo de Mars Express de Nanedi Vallis et surtout sur la photo ci-contre de Libya Montes du lit d'une ancienne rivière.

 

 

 

 

Il y a donc bien eu de l'eau dans la passé sur Mars, mais quand?

Les dernières données semblent indiquer que depuis au moins 3 milliards d'années il n'y a plus d'eau liquide permanente sur Mars.

 

Où est partie cette eau?

Elle s'est échappée dans l'atmosphère (gravité plus faible que sur Terre) et elle a gelé aux Pôles.

 

On le voit très bien sur cette carte de la présence de glace (en bleu) de Mars Odyssey.

 

Pourquoi l'eau est elle gelée?

Comme déjà dit, Mars est trop petite (Mars = ½ Terre, soit en masse 1/10 de la masse de la Terre), gravité trop faible, l'atmosphère s'échappe.

D'autre part il n'y a pas de tectonique de plaques, le CO2 a donné des carbonates.

Pas de champ magnétique (toujours parce que trop petite, le noyau s'est solidifié) donc sensibilité au vent solaire : tue toutes traces de vie possible.

Plus d'atmosphère ou presque donc plus d'effet de serre bénéfique (mais oui, c'est grâce à un effet de serre modéré que la Terre a +15°C de moyenne au lieu de –15°C sans) donc Mars est devenu un DÉSERT GLACÉ.

 

 

Revenons aux expériences Viking : elles dirent :

·        Pas de vie

·        Pas de matière organique

·        Le sol est étonnement réactif

 

Quelque chose consommait les matières organiques mais ce n'était pas de la vie.

 

 

La question se pose donc, où sur Terre trouve t on des sols similaires à Mars????

 

Dans l'Atacama, au Chili!!!!

 

 

Pourquoi l'Atacama est il idéal pour étudier la vie sur Mars?

 

Voir l'Atacama de l'espace comme dans cet ancien Astronews.

 

C'est l'endroit le plus sec et le plus aride au monde!

 

Pourquoi cela?

Il faut voir où se situe ce désert. Voir la carte ci après.

 

 

Ce désert est compris entre les Andes (à droite) qui bloquent les nuages (et les pluies) pouvant venir de l'Est et les montagnes côtières (à gauche).bloquant les nuages (et le brouillard marin) venant de l'Ouest.

Donc pas de pluie, pas d'eau.

 

 

 

Si Viking s'était posé dans l'Atacama, il n'aurait pas trouvé de traces de vie!

 

L'Atacama n'est pas identique du Sud vers le Nord, le Sud est beaucoup moins aride, en fait Chris nous dit qu'on passe plutôt de aride à extrêmement aride.

 

Comme nous montre cette photo où l'on voit des cultures biologiques dépendant de l'endroit.

 

De bas en haut on va du Sud vers le Nord de l'Atacama.

Les traces rouges et blanches indiquent des traces de vie.

On voit bien que dans la région la plus au Nord, il n'y a rien.

 

 

 

 

 

Le sol de Mars ressemble vraiment à celui de l'Atacama, vous ne me croyez pas? Regardez ces deux photos.

 

 

 

 

 

 

COMMENT DÉTECTER LA VIE?

 

On a tous entendu parlé des acides aminés, ces corps qui sont pré biotiques et sont la base des protéines.

 

Et bien, il en existe deux variétés , les "gauches" et les "droites", (on dit left handed et right handed an anglais).

Ces deux variétés sont lévogyre et dextrogyre.

 

Ce phénomène s'appelle la chiralité.

Ces deux variétés ne SONT PAS superposables à leurs images dans un miroir (comme nos mains, on ne peut pas mettre une main droite dans un gant gauche), ce sont des entités chirales.

 

 

 

 

Il y a quelque chose d'extraordinaire avec la Vie telle que nous la connaissons, elle n'utilise uniquement que la variété "gauche".

Il n'y a pas de forme de vie avec la version "droite" des acides aminés. Pourquoi? On ne le sait pas.

La biologie n'est pas symétrique!

 

 

Si on donne des produits à base d'acides aminés droits à des micro-organismes; ils ne les mangent pas, mais il se produit une forte réaction chimique.

Quand on donne les deux types de "soupes" dans l'Atacama, la biologie consomme le type "L" (gauche) et la chimie consomme les types L et R. on peut ainsi déterminer la catégorie de sol que l'on étudie.

 

 

Quand on se déplace dans l'Atacama du Sud vers le Nord, on s'aperçoit que dans la partie extrêmement sèche, (le Nord), les deux types de soupes sont consommées de façon égale, donc nous n'avons plus à faire à un phénomène biologique, mais à de la chimie.

 

Comme on le voit sur la courbe présentée par C Mc Kay.

 

L'échelle horizontale correspond aux précipitations en mm d'eau par an! L'Atacama le plus aride se trouve marqué par le pointillé vertical.

 

Il reçoit de l'ordre de 1mm de pluie par an, c'est l'endroit le plus sec du monde. Par comparaison le Sahara dans sa partie la plus aride reçoit 50 mm par an!

 

 

 

 

 

Malgré l'action des vents qui peuvent passer les montagnes et transporter des traces de vie (graines, pollen, etc..) ceux ci une fois déposés au sol vont …mourir tellement les conditions sont dures.

 

L'Atacama est donc une analogie de la planète Mars sur Terre.

 

La biologie est si faible dans l'Atacama, qu'elle est à la limite de mesure des instruments.

 

 

 

Donc en conclusion : avant d'envoyer une mission d'exobiologie vers Mars, il faut l'envoyer d'abord dans l'Atacama pour la tester.

 

 

 

 

 

Une grande partie de la présentation PPT de Chris se trouve sur le Net, elle n'est pas très gourmande : 1,8MB.

 

 

 

 

 

 

 

 

RÉCIT D'UNE EXPÉDITION DANS L'ATACAMA par Pierre Yves Cousteau, biochimiste.

 

Oui, Pierre Yves est le fils de l'homme au bonnet rouge, il biochimiste et dans le cadre d'un stage de 2^ème année de Master, il a travaillé dans le labo de C Mc Kay au centre AMES de la NASA en Californie, près de San Franciso. Il est ici sur la gauche de la photo.

 

À cette occasion il a participé à une expédition de deux semaines dans l'Atacama.

Le nom officiel de la NASA de cette expédition était : "Spaceward bound expedition in Atacama desert" ce qui veut dire à peu près une expédition spatiale dans l'Atacama.

 

 

 

 

 

Le but était d'étudier la contamination des sols à cause de la présence des scientifiques, en effet il ne faudrait quand même pas détecter nos propres traces de vie.

La nuit la température tombe à –5°C et dans la journée elle est de +35°C.

L'humidité varie entre 5% et 8%!

 

Pierre Yves nous décrit la vie des scientifiques dans le camp de base et autour.

 

 

 

Il existe une très bonne présentation PPT de 15MB d'un séjour dans le désert, par C Mc Kay, où vous pourrez savourer tous les instants de cette expédition.

 

Vous pouvez voir aussi les panoramas à 360° de l'Atacama pris par nos scientifiques.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L'ASTROBIOLOGIE ET LA ROBOTIQUE par David Wettergreen, chercheur à l'Université Carnegie Mellon (PA, USA).

 

 

David a un doctorat en robotique (Ph.D comme on dit là bas), il a d'abord travaillé à la NASA avant de s'engager dans le centre de robotique de cette Université de Pennsylvanie. Il a participé à de nombreuses expéditions dont celle dans l'Atacama ou à Devon Island au Canada.

Il a mis au point des robots d'exploration, dont le dernier Zoe sujet de sa présentation ce soir.

 

Son centre de robotique possède une très intéressante page web sur ses projets et missions dans l'Atacama, clic sur l'icône pour plus de détails.

Il définit tout d'abord ce qu'est l'astrobiologie; c'est l'étude du vivant et comment la vie a été rendue possible. Et aussi la vie existe t elle ailleurs?

 

C'est une science qui nécessite des robots d'exploration autonomes car ils doivent voyager loin et pendant de longues périodes; de plus ils doivent répondre à des événements imprévus.

 

 

 

Pourquoi aller dans l'Atacama pour tester ces robots, nous avons déjà répondu plus haut à ces questions : c'est l'endroit le plus sec du monde, analogue à Mars, donc lieu idéal de tests.

 

On peut étudier les différences en terme de présence de vie quand on se dirige vers les zones côtières: on y trouve des lichens, mais plus loin de la côte, les organismes ne survivent pas, pourquoi? les robots doivent répondre à ces questions.

 

LES ROBOTS DE RECHERCHE BIOLOGIQUE.

 

 

 

 

Le robot de l'Atacama était basé sur un développement amélioré d'une version précédent, le robot de la mission Hyperion de 2001 dans l'Antarctique Canadien à Devon Island.

 

Tout ceci a mené à Zoe le robot de l'Atacama avec ses 4 roues motrices.

 

Ses principaux instruments sont :

Un imageur par fluorescence (FI) développé spécialement par l'Université et situé sous le robot au niveau du sol, permettant de détecter plus facilement la vie.

Il photographie le sol en l'espace d'une minute : flash + jeu de filtres et on détecte la fluorescence organique en plein jour.

 

 

 

 

 

 

Les filtres sont calibrés pour permettre de déterminer certains composés comme l'ADN, les protéines, la chlorophylle etc..

 

 

De gauche à droite et de bas en haut :

Image du sol de l'Atacama "naturelle" en RGB. Taille de l'image au sol 10cmx10cm

Fluorescence naturelle de la chlorophylle (excitation à 450nm et émission à 740nm.

Détection de protéines (excitation à 450nm et émission à 510nm) et enfin en bas à droite : détection d'hydrates de carbone à l'aide d'excitation à 540nm et d'émission à 620nm.

 

 

Dans tous les cas, on voit les lichens apparaître clairement.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dans la zone côtière on peut distinguer des lichens par fluo, mais plus dans la zone plus aride, il faut chercher d'autres marqueurs comme ceux des hydrates de Carbone, sil ils réagissent alors il existe des organismes à cet endroit.

 

 

L'Imageur Panoramique Stéréo (SPI), c'est cet instrument qui nous donne à distance l'image du panorama des zones traversées, comme pour les rovers martiens actuels.

 

Le VNIRS est un imageur spectral dans le visible et le proche IR. Il permet de déterminer la composition minéralogique du sol, il détecte dans la gamme : 350 à 1500nm.

 

La "charrue" (Plow en anglais) est un instrument qui racle le sol afin de trouver des organismes qui auraient pu survivre aux rayonnements UV.

 

 

LES CHALLENGES D'UN ROBOT SUR UNE PLANÈTE LOINTAINE.

 

De tels robots doivent pouvoir être autonomes, étant donnée la distance avec la Terre dans ces missions spatiales.

Ils doivent aussi pouvoir opérer sur des longues périodes et doivent pouvoir être localisés précisément (comme un GPS).

 

Le robot doit aussi comprendre où il se trouve. Il doit modéliser son environnement et détecter les obstacles.

Un capteur de mouvement est attaché au robot et en étudiant la position par rapport au soleil et le paysage environnant, on doit pouvoir trouver sa position. Ceci doit aider à planifier son chemin.

Les capteurs visuels estiment la pente et l'état de surface du terrain, ceci afin d'éviter les obstacles.

Toutes ces données sont stockées bien entendu.

 

Si les rovers martiens actuels effectuent une odométrie (distance parcourue) actuelle de l'ordre d'un maximum de 100m par jour, les nouveaux robots feront de l'ordre de 1000m par jour.

 

 

Le robot de l'Atacama effectuait une navigation de 6000m par jour.

 

 

La vitesse moyenne du robot est de 0,5 m/s.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

COMMENT CHERCHER LA VIE AVEC LE ROBOT?

 

Il faut durant les divers trajets quotidiens effectuer des mesures.

 

 

 

Il y a un logiciel qui planifie les prises d'échantillons, la mission est effectuée et à la fin de la journée les données sont envoyées par radio au centre mission.

 

 

Des carrés de 30m de coté sont définis dans lesquels se déplace le robot.

Différentes stations prédéfinies par la journée précédentes sont explorées minutieusement.

Un certain degré de liberté est laissé aussi au robot pour se détourner et aller étudier des sites "intéressants.

 

 

 

 

 

C'est vraiment une simulation du travail sur Mars.

 

 

 

Le film présenté par David sur le robot dans l'Atacama, se trouve intégralement téléchargeable en PPT de 37MB en Quick Time sur le site de son institut.

 

À voir absolument.

 

 

 

 

 

 

QU'AVONS NOUS APPRIS DANS L'ATACAMA?

 

Différents signaux de présence de vie et d'absence ont été recueillis pendant la campagne d'essais.

 

 

 

Le robot semble donc capable de détecter la vie dans cet environnement.

 

 

LE FUTUR.

 

Pour le moment le robot n'est pas très intelligent, il devrait suivre un apprentissage pour mieux comprendre ses objectifs.

 

 

 

Et notamment mieux définir ce qu'est une pierre ou pas.

Il doit pouvoir être capable de distinguer entre les roches et le sol et déterminer pour les roches , leur forme, texture, couleur, albédo et ombre.

 

Il devrait en fait pouvoir distinguer et classer les différentes catégories de pierres : ignées, métamorphiques, sédimentaires etc…

 

Puis établir un plan géologique de la région explorée.

 

 

Cela nécessite beaucoup de logiciels et d'algorithmes dédiés et de puissance de calculs (Zoe emportait 7 processeurs).

 

 

 

 

 

 

Bref toutes évolutions devraient faire partie des prochaines missions robotisées, en particulier celles vers Mars; mais on pense à Europe, Titan et Encelade.

 

En tous cas aux dires de notre conférencier, les prochains sites à visiter sur Mars d'après lui, devraient se situer au Pôle Sud que l'on devrait percer pour voir si il n'y a pas de traces sous la surface.

 

L'avenir nous le dira!

 

Retrouvez toute la présentation de David en format pdf de 5,85MB.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

POUR ALLER PLUS LOIN :

 

La photo de l'Atacama vu de l'espace par la navette spatiale.

 

Viking et l'Atacama par Mars Daily.

 

Article de la BBC sur le désert de l'Atacama.

 

Gérard Villemin nous parle simplement des acides aminés essentiels à la biologie.

 

Toutes les photos de la mission de Zoe avec David Wettergreen dans le désert de l'Atacama.

 

Un article (en anglais) résumé en pdf sur l'expédition de Zoe dans l'Atacama, fait le point succinctement de la mission.

 

Article (en anglais) d'Astrobiology Magazine sur la même mission.

 

 

 

 

 

 

 

 

Nous avons tous passé une après midi passionnante.

 

 

 

 

Souvenir de cette manifestation : de g à d : Gilles Dawidowicz, JP Martin, C Mc Kay et D Wettergreen.

 

 

C'est tout pour aujourd'hui!

 

Bon ciel à tous

 

Jean Pierre Martin

http://www.planetastronomy.com/