Le mont Erebus est au bout de notre monde et offre un portail vers un autre.

C'est le volcan actif le plus au sud de notre planète, atteindre 12, 448 pieds (3, 794 mètres) au-dessus de l'île de Ross en Antarctique. Les températures à la surface sont bien en dessous de zéro la plupart de l'année, mais cela n'empêche pas les visites des scientifiques :Erebus est également l'un des rares volcans au monde avec un lac de lave exposé. Vous pouvez regarder par-dessus le rebord de son cratère principal et le regarder directement.

C'est aussi un bon substitut pour un monde extraterrestre gelé, le genre auquel la NASA veut envoyer des robots un jour. C'est pourquoi Aaron Curtis, un post-doctorant au Jet Propulsion Laboratory de la NASA, Pasadéna, Californie, passé le mois de décembre à explorer des grottes de glace sous le volcan. Pendant plusieurs semaines, il a testé des robots, une perceuse et une technologie de cartographie assistée par ordinateur qui pourrait un jour nous aider à comprendre les mondes glacés de notre système solaire extérieur.

C'était la septième visite de Curtis au mont Erebus, qu'il a fait au nom du JPL et de l'observatoire du volcan du mont Erebus. Il a voyagé avec plusieurs collègues qui étudiaient tout, de l'âge des roches à la composition des gaz émis par le lac de lave.

Des mondes océaniques comme Europa sont certainement nettement plus extraterrestres qu'Erebus. Les températures d'Europe sont de plusieurs centaines de degrés au-dessous de zéro ; sa glace est certainement différente de celle de la Terre; sa surface est baignée du rayonnement de Jupiter.

Mais il existe certaines similitudes qui font d'Erebus un bon terrain d'essai pour les technologies futures.

"Nous pensons que certaines caractéristiques de ces grottes sont similaires à ce que vous pourriez voir sur une lune comme Europe, " dit Curtis.

Beauté glacée

Pour les anciens Grecs, Erebus était une entrée dans le monde souterrain. C'est un homonyme approprié :les scientifiques ont découvert que le mont Erebus a son propre monde souterrain, bien qu'il soit d'une beauté époustouflante.

Les gaz du volcan ont creusé des grottes massives, qui sont remplis de forêts de givre et de plafonds de glace en forme de cathédrale. Curtis a déclaré que la chaleur d'Erebus maintient les grottes confortables - près de 32 degrés Fahrenheit (0 degré Celsius) - et chasse les gaz chauds des évents à la surface, où ils gèlent en tours. Dans les grottes, le mélange d'air chaud et froid forme des "cheminées" glacées qui s'étendent vers le sol.

Tout en poursuivant son doctorat au New Mexico Institute of Mining and Technology, Curtis a écrit sa thèse sur la formation de ces grottes. Il a dit que ces dernières années, les scientifiques ont également découvert un large éventail d'organismes microscopiques vivant à l'intérieur. Ces extrêmophiles, comme ils sont connus, suggèrent que la vie pourrait être possible sur des planètes lointaines avec des systèmes de grottes similaires.

Outils pour une lune glacée

Curtis a rejoint le groupe de robotique des environnements extrêmes du JPL en 2016, où les ingénieurs développent des machines agiles qui peuvent grimper, se précipiter et errer sur un terrain difficile.

Aaron Parness, responsable du laboratoire de prototypage robotique, a déclaré que le mont Erebus était un bon terrain d'essai pour certains des robots et instruments en cours de développement. Lorsqu'un membre du groupe mène une recherche sur le terrain, ils testent souvent le travail de l'autre. Cela fait partie du prototypage de conception rapide qui oriente les efforts du groupe.

"Les tests sur le terrain vous montrent des choses difficiles à apprendre en laboratoire, " Parness a déclaré. "Nous sautons sur ces opportunités. Même si le prototype n'est pas prêt à fonctionner parfaitement, cela ne veut pas dire qu'il n'est pas prêt à nous donner des leçons sur la façon d'améliorer la prochaine itération."

Curtis a testé plusieurs projets uniques au mont Erebus. Il y avait l'effecteur à vis à glace (ISEE), une sorte de perceuse à glace conçue pour les "pieds" d'un robot grimpeur appelé LEMUR. La perceuse permettrait à LEMUR de s'accrocher aux murs, tout en retirant des échantillons de glace à chaque étape. Les conceptions futures pourraient être en mesure de vérifier les signes chimiques de vie dans ces échantillons.

L'ISEE n'avait pas vu beaucoup d'essais sur le terrain avant ce voyage, juste la glace qui poussait à l'intérieur d'un réfrigérateur au JPL.

"Nous essayons d'avoir une idée du type de glace dans lequel cette perceuse fonctionne, " a déclaré Curtis. Il a ajouté que la glace peut être en plastique ou cassante en fonction de différentes densités, l'humidité et d'autres facteurs. Les grottes de glace sous Erebus se sont avérées avoir des concentrations d'air beaucoup plus élevées que prévu:"Les différences impliquées peuvent être comme essayer de grimper une guimauve contre un métal léger."

Un autre test était pour PUFFER, un robot inspiré de l'origami qui peut s'asseoir à plat pendant le stockage et "gonfler" pour explorer une zone plus large. PUFFER a beaucoup roulé autour de JPL, dans l'Arroyo Seco de Pasadena et d'autres environnements désertiques, mais pas sur la neige. Curtis a manœuvré le robot à l'aide de roues à neige nouvellement conçues, qui ont une large, surface plane.

Un autre outil qui pourrait être utile pour les futurs explorateurs est un capteur de lumière structuré utilisé pour créer des cartes de grottes en 3D. Jeremy Nash et Renaud Detry du JPL ont fourni le capteur, qui s'appuie sur la vision par ordinateur pour cartographier l'intérieur d'une grotte.

Curtis a dit que la glace est un matériau dur pour le modèle 3D, en grande partie parce que c'est tellement réfléchissant. La lumière a tendance à rebondir sur sa surface, rendant difficile pour un ordinateur de lire ces données et de reconstruire un espace.

"La glace scintille, et les cristaux scintillants semblent différents sous chaque angle, " dit Curtis. " C'est comme une galerie des glaces. "

Science aventureuse

Ne vous y trompez pas, un voyage de recherche au mont Erebus n'est pas exactement des vacances.

Curtis et ses collègues ont fait face à trois gros blizzards au cours de leur voyage, chacune dure environ une semaine. Cela a entraîné des retards de voyage lorsque les hélicoptères de ravitaillement ne pouvaient pas passer en toute sécurité.

L'équipe a également fait face à une énergie limitée dans une région qui connaît six mois de nuit, bloquer la lumière du soleil pour les cellules solaires. Les éoliennes sur le volcan sont la forme d'énergie la plus courante, même s'ils font face à leurs propres défis :du givre s'accumule sur les lames, les faisant vibrer en morceaux.

Mais la chance de mener des recherches dans un endroit aussi désolé et impressionnant est difficile à laisser passer.

"Quand je sens ce sulfure d'hydrogène qui parfume l'air à moins -25 degrés Celsius, il n'y a nulle part où je préfère être, " dit Curtis.