Crédit d'image: CMU
Les expéditions actuelles sur Mars soulèvent la possibilité tentante qu'il puisse y avoir de la vie quelque part sur la planète rouge. Mais comment les futures missions le trouveront-elles? Un système développé par les scientifiques de Carnegie Mellon pourrait fournir la réponse.
Lors de la 36e conférence scientifique lunaire et planétaire à Houston cette semaine (du 14 au 18 mars), le scientifique de Carnegie Mellon, Alan Waggoner, présente les résultats des performances récentes du système de détection de la vie dans le désert d'Atacama au Chili, où il a trouvé des lichens et des colonies bactériennes en croissance. C'est la première fois qu'une technologie automatisée basée sur un rover est utilisée pour identifier la vie dans cette région difficile, qui sert de banc d'essai pour la technologie qui pourrait être déployée dans les futures missions sur Mars.
«Notre système de détection de la vie a très bien fonctionné, et quelque chose comme ça peut finalement permettre aux robots de rechercher la vie sur Mars», explique Waggoner, membre de l'équipe de projet «Life in the Atacama» et directeur du Molecular Biocensor and Imaging Center de Mellon College of Science de Carnegie Mellon.
La saison 2004 «Life in the Atacama» - d'août à la mi-octobre - était la deuxième phase d'un programme de trois ans dont le but est de comprendre comment la vie peut être détectée par un rover contrôlé par une équipe scientifique éloignée. . Le projet fait partie du programme de science et de technologie astrobiologique de la NASA pour l'exploration des planètes, ou ASTEP, qui se concentre sur le repoussement des limites de la technologie dans les environnements difficiles.
David Wettergreen, professeur agrégé de recherche au Robotics Institute de Carnegie Mellon, dirige le développement des rover et les enquêtes sur le terrain. Nathalie Cabrol, scientifique planétaire au NASA Ames Research Center et au SETI Institute, dirige l'enquête scientifique.
La vie est à peine détectable dans la plupart des zones de l'Atacama, mais les instruments du rover ont pu détecter des lichens et des colonies bactériennes dans deux zones: une région côtière avec un climat plus humide et une région intérieure très aride moins hospitalière à la vie.
«Nous avons vu des signaux très clairs de la chlorophylle, de l'ADN et des protéines. Et nous avons pu identifier visuellement les matériaux biologiques à partir d'une image standard capturée par le rover », explique Waggoner.
«Ensemble, ces quatre éléments de preuve sont de solides indicateurs de la vie. Maintenant, nos résultats sont confirmés en laboratoire. Des échantillons prélevés dans l'Atacama ont été examinés et les scientifiques ont découvert qu'ils contenaient de la vie. Les lichens et les bactéries dans les échantillons se développent et attendent d'être analysés. »
Waggoner et ses collègues ont conçu un système de détection de la vie équipé pour détecter les signaux de fluorescence des formes de vie clairsemées, y compris celles qui ne font que quelques millimètres. Leur imageur de fluorescence, situé sous le rover, détecte les signaux de la vie à base de chlorophylle, tels que les cyanobactéries dans les lichens, et les signaux fluorescents d'un ensemble de colorants conçus pour s'éclairer uniquement lorsqu'ils se lient à l'acide nucléique, aux protéines, aux lipides ou aux glucides ? toutes les molécules de la vie.
«Nous ne connaissons pas d'autres méthodes à distance capables à la fois de détecter de faibles niveaux de micro-organismes et de visualiser des niveaux élevés incorporés sous forme de biofilms ou de colonies», explique Gregory Fisher, scientifique en imagerie du projet.
«Notre imageur fluorescent est le premier système d'imagerie à fonctionner à la lumière du jour à l'ombre du mobile. Le rover utilise l'énergie solaire pour fonctionner, il doit donc voyager pendant la journée. Plusieurs fois, les images que nous capturons peuvent ne révéler qu'un faible signal. Toute lumière du soleil qui s'infiltre dans la caméra d'un imageur à fluorescence conventionnel obscurcirait le signal », explique Waggoner.
«Pour éviter ce problème, nous avons conçu notre système pour exciter les colorants avec des éclairs de haute intensité. La caméra ne s'ouvre que pendant ces flashs, nous sommes donc en mesure de capturer un signal de fluorescence puissant pendant l'exploration de jour », explique Shmuel Weinstein, chef de projet.
Au cours de la mission, une équipe scientifique éloignée située à Pittsburgh a instruit les opérations du rover. Une équipe au sol sur le site a recueilli des échantillons étudiés par le rover pour les ramener pour un examen plus approfondi en laboratoire. Lors d'une journée typique sur le terrain, le rover a suivi un chemin désigné la veille par l'équipe scientifique des opérations à distance. Le rover s'est arrêté occasionnellement pour effectuer une inspection détaillée de la surface, créant ainsi une «courtepointe macroscopique» de données géologiques et biologiques dans des panneaux sélectionnés de 10 x 10 cm. Après le départ du rover d'une région, l'équipe au sol a recueilli des échantillons examinés par le rover.
«Sur la base des découvertes du rover sur le terrain et de nos tests en laboratoire, il n'y a pas un seul exemple de rover donnant un faux positif. Chaque échantillon que nous avons testé contenait des bactéries », explique Edwin Minkley, directeur du Center for Biotechnology and Environmental Processes du Department of Biological Sciences.
Minkley effectue des analyses pour déterminer les caractéristiques génétiques des bactéries récupérées afin d'identifier les différentes espèces microbiennes présentes dans les échantillons. Il teste également la sensibilité des bactéries aux rayons ultraviolets (UV). Une hypothèse est que les bactéries peuvent avoir une plus grande résistance aux UV car elles sont exposées à des radiations UV extrêmes dans l'environnement désertique. Selon Minkley, cette caractérisation peut également expliquer pourquoi une proportion aussi élevée de bactéries provenant du site le plus aride sont pigmentées - rouge, jaune ou rose - lorsqu'elles se développent en laboratoire.
La première phase du projet a commencé en 2003 lorsqu'un robot à énergie solaire nommé Hyperion, également développé à Carnegie Mellon, a été amené à l'Atacama comme banc d'essai de recherche. Les scientifiques ont mené des expériences avec Hyperion pour déterminer la conception, les logiciels et l'instrumentation optimaux pour un robot qui seraient utilisés dans des expériences plus approfondies menées en 2004 et 2005. Zo?, Le rover utilisé pendant la saison 2004, est le résultat de ce travail . Au cours de la dernière année du projet, les plans prévoient que Zo?, Équipé d'une gamme complète d'instruments, fonctionnera de manière autonome pendant qu'il parcourt 50 kilomètres sur une période de deux mois.
L'équipe scientifique, dirigée par Cabrol, est composée de géologues et de biologistes qui étudient la Terre et Mars dans des institutions telles que le centre de recherche Ames et le centre spatial Johnson de la NASA, le SETI Institute, le Jet Propulsion Laboratory, l'Université du Tennessee, Carnegie Mellon, Universidad Catolica del Norte (Chili), l'Université de l'Arizona, UCLA, le British Antarctic Survey et l'International Research School of Planetary Sciences (Pescara, Italie).
Le projet Life in the Atacama est financé par une subvention de trois ans de 3 millions de dollars de la NASA au Carnegie Mellon’s Robotics Institute. William «Red» Whittaker est le chercheur principal. Waggoner est le chercheur principal du projet compagnon sur les instruments de détection de la vie, qui a reçu une subvention distincte de 900 000 $ de la NASA.
Source originale: Communiqué de presse de la CMU
