Comme on le voit dans le concept de cet artiste, l'instrument SHERLOC est situé à l'extrémité du bras robotique du rover Perseverance Mars de la NASA. Crédit :NASA/JPL-Caltech
Mars est loin du 221B Baker Street, mais l'un des détectives les plus connus de la fiction sera représenté sur la planète rouge après l'atterrissage du rover Perseverance de la NASA le 18 février. 2021. SHERLOC, un instrument au bout du bras robotique du rover, cherchera des indices de la taille d'un grain de sable dans les roches martiennes tout en travaillant en tandem avec WATSON, un appareil photo qui prendra des photos en gros plan de textures rocheuses. Ensemble, ils étudieront les surfaces rocheuses, cartographier la présence de certains minéraux et molécules organiques, qui sont les éléments constitutifs à base de carbone de la vie sur Terre.
SHERLOC a été construit au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud, qui dirige la mission Persévérance; WATSON a été construit chez Malin Space Science Systems à San Diego. Pour les roches les plus prometteuses, l'équipe Persévérance ordonnera au rover de prélever des carottes d'un demi-pouce de large, les stocker et les sceller dans des tubes métalliques, et les déposer à la surface de Mars afin qu'une future mission puisse les ramener sur Terre pour une étude plus détaillée.
SHERLOC travaillera avec six autres instruments à bord de Persévérance pour nous donner une meilleure compréhension de Mars. Cela aide même à créer des combinaisons spatiales qui résisteront à l'environnement martien lorsque les humains poseront le pied sur la planète rouge. Voici un examen plus approfondi.
Le pouvoir de Raman
Le nom complet de SHERLOC est une bouchée :Scanning Habitable Environments with Raman &Luminescence for Organics &Chemicals. "Raman" fait référence à la spectroscopie Raman, une technique scientifique nommée d'après le physicien indien C.V. Ramane, qui a découvert l'effet de diffusion de la lumière dans les années 1920.
« Lors d'un voyage en bateau, il essayait de découvrir pourquoi la couleur de la mer était bleue, " a déclaré Luther Beegle de JPL, Chercheur principal de SHERLOC. "Il s'est rendu compte que si vous projetez un faisceau lumineux sur une surface, il peut changer la longueur d'onde de la lumière diffusée en fonction des matériaux de cette surface. "
Cet effet est appelé diffusion Raman. Les scientifiques peuvent identifier différentes molécules sur la base de "l'empreinte digitale" spectrale distinctive visible dans leur lumière émise. Un laser ultraviolet faisant partie de SHERLOC permettra à l'équipe de classer les matières organiques et minérales présentes dans une roche et de comprendre l'environnement dans lequel la roche s'est formée. Eau salée, par exemple, peut entraîner la formation de minéraux différents de l'eau douce. L'équipe recherchera également des indices d'astrobiologie sous forme de molécules organiques, qui entre autres, servir de biosignatures potentielles, démontrant la présence de la vie dans le passé ancien de Mars.
Un modèle d'ingénierie de SHERLOC, l'un des instruments à bord du rover Perseverance Mars de la NASA. Situé à l'extrémité du bras robotique du rover, SHERLOC aidera à déterminer quels échantillons prélever afin qu'ils puissent être scellés dans des tubes métalliques et laissés sur la surface martienne pour un futur retour sur Terre. Crédit :NASA/JPL-Caltech
« La vie est grumeleuse, " dit Beegle. " Si nous voyons des matières organiques s'agglomérer sur une partie d'un rocher, cela pourrait être un signe que des microbes y ont prospéré dans le passé. »
Les processus non biologiques peuvent également former des matières organiques, donc détecter les composés n'est pas un signe certain que la vie s'est formée sur Mars. Mais les matières organiques sont cruciales pour comprendre si l'environnement ancien aurait pu soutenir la vie.
Une loupe martienne
Lorsque Beegle et son équipe repèrent un rocher intéressant, ils en numériseront une zone de la taille d'un quart avec le laser de SHERLOC pour déterminer la composition minérale et la présence de composés organiques. Ensuite, WATSON (capteur topographique grand angle pour les opérations et l'ingénierie) prendra des images rapprochées de l'échantillon. Il peut prendre des images de Persévérance, trop, tout comme le rover Curiosity de la NASA utilise la même caméra, appelée Mars Hand Lens Imager sur ce véhicule, pour la science et pour prendre des selfies.
Mais combiné avec SHERLOC, WATSON peut faire encore plus :l'équipe peut cartographier avec précision les découvertes de SHERLOC sur les images de WATSON pour aider à révéler comment différentes couches minérales se sont formées et se chevauchent. Ils peuvent également combiner les cartes minérales avec les données d'autres instruments, parmi lesquels, PIXL (Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry) sur le bras robotique de Persévérance, pour voir si une roche pouvait contenir des signes de vie microbienne fossilisée.
Météorites et combinaisons spatiales
Tout instrument scientifique exposé à l'environnement martien assez longtemps est voué à changer, soit des variations extrêmes de température, soit du rayonnement du Soleil et des rayons cosmiques. Les scientifiques doivent parfois étalonner ces instruments, ce qu'ils font en mesurant leurs lectures par rapport aux cibles d'étalonnage - essentiellement, objets aux propriétés connues sélectionnés à l'avance à des fins de recoupement. (Par exemple, un sou sert de cible d'étalonnage à bord de Curiosity.) Puisqu'ils savent à l'avance quelles devraient être les lectures lorsqu'un instrument fonctionne correctement, les scientifiques peuvent faire des ajustements en conséquence.
Dans cette image test de SHERLOC, un instrument à bord du rover Perseverance de la NASA, chaque couleur représente un minéral différent détecté à la surface d'une roche. Crédit :NASA/JPL-Caltech
De la taille d'un smartphone, La cible d'étalonnage de SHERLOC comprend 10 objets, y compris un échantillon d'une météorite martienne qui a voyagé sur Terre et a été trouvée dans le désert d'Oman en 1999. Étudier comment ce fragment de météorite change au cours de la mission aidera les scientifiques à comprendre les interactions chimiques entre la surface de la planète et son atmosphère. SuperCam, un autre instrument à bord de Persévérance, a également un morceau de météorite martienne sur sa cible d'étalonnage.
Alors que les scientifiques ramènent des fragments de Mars à la surface de la planète rouge pour poursuivre leurs études, ils comptent sur Perserverance pour recueillir des dizaines d'échantillons de roche et de sol pour un futur retour sur Terre. Les échantillons collectés par le rover seront étudiés de manière exhaustive, avec des données tirées du paysage dans lequel ils se sont formés, et ils comprendront des types de roches différents de ceux des météorites.
À côté de la météorite martienne se trouvent cinq échantillons de tissu de combinaison spatiale et de matériau de casque développés par le Johnson Space Center de la NASA. SHERLOC effectuera des lectures de ces matériaux au fur et à mesure qu'ils changent dans le paysage martien au fil du temps, donnant aux concepteurs de combinaisons spatiales une meilleure idée de la façon dont elles se dégradent. Lorsque les premiers astronautes ont posé le pied sur Mars, ils pourraient avoir SHERLOC à remercier pour les combinaisons qui les gardent en sécurité.
À propos de la mission
Persévérance est un scientifique robotique pesant environ 2, 260 livres (1, 025 kilogrammes). La mission d'astrobiologie du rover recherchera des signes de vie microbienne passée. Il caractérisera le climat et la géologie de la planète, collecter des échantillons pour un futur retour sur Terre, et ouvrir la voie à l'exploration humaine de la planète rouge. Peu importe le jour où Persévérance sera lancé du 17 juillet au 17 août. 11 période de lancement, il atterrira au cratère Jezero de Mars le 18 février, 2021.
La mission du rover Mars 2020 Perseverance fait partie d'un programme plus vaste qui comprend des missions vers la Lune comme moyen de se préparer à l'exploration humaine de la planète rouge. Chargé de ramener les astronautes sur la Lune d'ici 2024, La NASA établira une présence humaine soutenue sur et autour de la Lune d'ici 2028 grâce aux plans d'exploration lunaire Artemis de l'agence.
