Dans cette illustration, Les astronautes de la NASA forent dans le sous-sol de Mars. L'agence crée de nouvelles cartes qui montrent où la glace est le plus susceptible d'être facilement accessible aux futurs astronautes. Crédit :NASA
Vous voulez donc construire une base martienne. Où commencer? Comme tout établissement humain, il serait mieux situé près d'un point d'eau accessible. Non seulement l'eau sera cruciale pour les approvisionnements de survie, il sera utilisé pour tout, de l'agriculture à la production du propulseur de fusée dont les astronautes auront besoin pour retourner sur Terre.
Acheminer toute cette eau vers Mars serait coûteux et risqué. C'est pourquoi la NASA a engagé des scientifiques et des ingénieurs depuis 2015 pour identifier les dépôts de glace d'eau martienne qui pourraient être à la portée des astronautes à la surface de la planète. Mais, bien sûr, l'eau a une valeur scientifique énorme, aussi :si la vie microbienne actuelle peut être trouvée sur Mars, il se trouverait probablement aussi à proximité de ces sources d'eau.
Une nouvelle étude publiée dans Astronomie de la nature comprend une carte complète détaillant où la glace d'eau est la plus et la moins susceptible de se trouver dans l'hémisphère nord de la planète. Combinant 20 ans de données de l'Odyssée de Mars de la NASA, Orbiteur de reconnaissance de Mars, et le désormais inactif Mars Global Surveyor, le document est le travail d'un projet appelé Subsurface Water Ice Mapping, ou NAGE. L'effort SWIM est dirigé par le Planetary Science Institute de Tucson, Arizona, et géré par le Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud.
"La prochaine frontière pour Mars est que les explorateurs humains descendent sous la surface et recherchent des signes de vie microbienne, " a déclaré Richard Davis, qui dirige les efforts de la NASA pour trouver des ressources martiennes en vue de l'envoi d'humains sur la planète rouge. "Nous réalisons que nous devons créer de nouvelles cartes de la glace souterraine pour améliorer notre connaissance de l'emplacement de cette glace à la fois pour la découverte scientifique et pour disposer de ressources locales sur lesquelles les astronautes peuvent compter."
Deux vues de l'hémisphère nord de Mars (projection orthographique centrée sur le pôle nord), tous deux avec un fond gris de relief ombré. À gauche, l'ombrage gris clair montre la zone de stabilité des glaces nord, qui chevauche l'ombrage violet de la région d'étude SWIM. Sur la droite, l'ombrage bleu-gris-rouge montre où l'étude SWIM a trouvé des preuves de la présence (bleu) ou de l'absence (rouge) de glace enfouie. L'intensité des couleurs reflète le degré d'accord (ou de cohérence) présenté par tous les ensembles de données utilisés par le projet.
Dans le futur proche, La NASA prévoit d'organiser un atelier pour des experts multidisciplinaires afin d'évaluer les sites potentiels d'atterrissage humain sur Mars sur la base de cette recherche et d'autres critères scientifiques et techniques. Ce projet de cartographie pourrait également éclairer les relevés des futurs orbiteurs que la NASA espère envoyer sur la planète rouge.
La NASA a récemment annoncé que, avec trois agences spatiales internationales, la signature d'une déclaration d'intention pour explorer un éventuel concept de mission internationale Mars Ice Mapper. La déclaration rassemble les agences pour établir une équipe conceptuelle commune pour évaluer le potentiel de la mission ainsi que les opportunités de partenariat entre la NASA, l'Agenzia Spaziale Italiana (l'agence spatiale italienne), l'Agence spatiale canadienne, et l'Agence japonaise d'exploration aérospatiale.
Emplacement, emplacement, emplacement
Demandez aux scientifiques et aux ingénieurs de Mars où se trouve la glace souterraine la plus accessible, et la plupart indiqueront la zone située sous la région polaire de Mars dans l'hémisphère nord. Sur Terre, cette région est l'endroit où vous trouvez le Canada et l'Europe; sur Mars, il comprend les plaines d'Arcadia Planitia et les vallées remplies de glaciers de Deuteronilus Mensae.
Le Phoenix Mars Lander de la NASA montre la tranchée, appelé 'Dodo-Goldilocks, ' manque de morceaux de glace vus précédemment. La glace s'était sublimée, un processus similaire à l'évaporation, au cours de quatre jours. Crédit :NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/Texas A&M University
De telles régions représentent un juste milieu entre l'endroit où trouver le plus de glace d'eau (les pôles) et l'endroit où trouver le plus de soleil et de chaleur (l'équateur). Les latitudes moyennes du nord offrent également des altitudes favorables pour l'atterrissage. Plus l'altitude est basse, plus un vaisseau spatial a la possibilité de ralentir en utilisant la friction de l'atmosphère martienne lors de sa descente vers la surface. C'est particulièrement important pour les atterrisseurs lourds de classe humaine, puisque l'atmosphère de Mars n'est que de 1% aussi dense que celle de la Terre et offre donc moins de résistance aux engins spatiaux entrants.
"Finalement, La NASA a chargé le projet SWIM de déterminer à quelle distance de l'équateur vous pouvez vous rendre pour trouver de la glace souterraine, " dit Sydney Do, le chef du projet Mars Water Mapping au JPL. "Imaginez que nous ayons tracé une ligne ondulée sur Mars représentant cette limite de glace. Ces données nous permettent de tracer cette ligne avec un stylo plus fin au lieu d'un marqueur épais et de nous concentrer sur les parties de cette ligne les plus proches de l'équateur."
Mais savoir si une surface cache de la glace n'est pas facile. Aucun des ensembles de données d'instruments utilisés dans l'étude n'a été conçu pour mesurer directement la glace, a déclaré Gareth Morgan du Planetary Science Institute, le co-responsable du projet SWIM et l'auteur principal de l'article. Au lieu, chaque instrument de l'orbiteur détecte des propriétés physiques différentes :des concentrations élevées d'hydrogène, vitesse élevée des ondes radar, et la vitesse à laquelle la température change dans une surface, ce qui peut suggérer la présence de glace.
"Malgré 20 ans de données et une fantastique gamme d'instruments, il est difficile de combiner ces ensembles de données, parce qu'ils sont tous si différents, " a déclaré Morgan. " C'est pourquoi nous avons évalué la cohérence d'un signal de glace, montrant les zones où plusieurs jeux de données indiquent la présence de glace. Si les cinq ensembles de données pointent vers la glace, bingo."
Si, dire, seulement deux d'entre eux l'ont fait, l'équipe essaierait de déterminer dans quelle mesure les signaux étaient cohérents et quels autres matériaux pourraient les créer. Bien que les différents ensembles de données ne correspondent pas toujours parfaitement, ils se complétaient souvent. Par exemple, les radars actuels scrutent profondément le sous-sol mais ne voient pas les 30 à 50 pieds supérieurs (10 à 15 mètres) sous la surface ; un spectromètre à neutrons à bord d'un orbiteur mesurait l'hydrogène dans la couche supérieure du sol mais pas en dessous. Des photos haute résolution ont révélé de la glace jetée à la surface après les récents impacts de météorites, fournissant des preuves directes pour compléter les indicateurs radar et autres de télédétection de la glace d'eau.
L'image est un extrait d'une observation du Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA montrant un impact de météorite qui a creusé ce cratère sur Mars a exposé de la glace brillante qui avait été cachée juste sous la surface à cet endroit. Crédit :NASA/JPL-Caltech/Univ. de l'Arizona
Prochaines étapes
Alors que les experts de Mars se penchent sur ces nouvelles cartes de glace souterraine, La NASA réfléchit déjà aux prochaines étapes. Pour un, Les angles morts dans les données actuellement disponibles peuvent être résolus en envoyant une nouvelle mission radar sur Mars qui pourrait cibler les domaines les plus intéressants pour les planificateurs de missions humaines :la glace d'eau dans les couches supérieures du sous-sol.
Une future mission focalisée sur un radar ciblant la surface proche pourrait également en dire plus aux scientifiques sur le mélange de matériaux trouvés dans la couche de roche, poussière, et d'autres matériaux trouvés sur la glace. Différents matériaux nécessiteront des outils et des approches spécialisés pour creuser, forage, et accéder aux dépôts de glace d'eau, en particulier dans l'environnement martien extrême.
Les efforts de cartographie dans les années 2020 pourraient aider à rendre possibles les missions humaines vers Mars dès les années 2030. Mais avant ça, il y aura un débat animé sur l'emplacement du premier avant-poste de l'humanité sur Mars :un endroit où les astronautes auront les ressources locales de glace d'eau nécessaires pour les soutenir tout en étant en mesure de faire des découvertes de grande valeur sur l'évolution des planètes rocheuses, habitabilité, et le potentiel de vie sur des mondes au-delà de la Terre.
