Ali Bramson serrait son parapluie rose fluo alors qu'elle traversait la lave gelée qui s'était déversée du cratère d'Amboy dans le désert de Mojave en Californie. Elle et ses collègues étudiants diplômés de l'Université de l'Arizona ont été chargés d'identifier les limites des différentes éruptions du volcan éteint, puis déployant leurs parapluies lumineux pour marquer l'endroit. D'un avion au-dessus, son professeur et un autre étudiant ont photographié les sites pour enregistrer les résultats.

"Nous avons comparé l'endroit où nous avions cartographié les différentes coulées de lave du sol à l'endroit où nous avions cartographié les coulées de lave sur la base d'images prises d'en haut par des avions et des satellites, " dit Bramson, qui est maintenant chercheur postdoctoral au Laboratoire lunaire et planétaire de l'UA, ou LPL. "C'était un excellent moyen d'apprendre comment l'observation des caractéristiques géologiques sous différentes perspectives et échelles spatiales affecte votre interprétation."

Bramson a été l'un des derniers d'une longue histoire d'étudiants diplômés du LPL à effectuer une excursion sur le terrain en géologie planétaire pour apprendre comment les formations géologiques de la Terre peuvent servir d'analogues aux formations sur la lune, Mars et au-delà.

La tradition a commencé il y a plus de 50 ans - avant que Neil Armstrong et Edwin "Buzz" Aldrin ne laissent leurs empreintes dans le sol poudreux de la lune - lorsque des chercheurs de l'UA dirigés par Gerard Kuiper ont travaillé avec la NASA pour cartographier et comprendre la surface de la lune d'un point de vue géologique.

Faire cela, Les étudiants diplômés de Kuiper ont étudié la géologie de terrain, qui a stimulé la formation du Département des sciences planétaires de l'UA et les visites sur le terrain en son sein.

"Les plus petites caractéristiques que nous pouvions photographier depuis la Terre ne faisaient pas plus d'un demi-mile de diamètre, le plus gros problème était donc de comprendre la structure à l'échelle humaine de la surface lunaire, " dit William Hartmann, l'un des étudiants diplômés de Kuiper qui a aidé à créer l'Atlas lunaire rectifié. Hartmann a ensuite co-fondé le Planetary Science Institute, ou PSI, à Tucson. "Pour étudier les textures possibles de la surface lunaire, nous, les étudiants diplômés de Kuiper au début des années 60, qui avons grandi dans un vert feuillu, parties non volcaniques des États-Unis - ont fait de nombreux voyages de camping. "

Portail du désert

Ciel clair, grappes de télescopes, et l'astronomie florissante, géologie, et les programmes de sciences atmosphériques ont attiré Kuiper, considéré comme le père de la science planétaire moderne, au sud de l'Arizona en 1960. Mais c'est le climat aride du désert de Sonora qui préserve les caractéristiques géologiques d'intérêt :cratères d'impact et volcaniques, coulées de lave, cônes de cendres, strates dans les canyons, et plus.

"Ces processus géologiques sont magnifiquement exposés et préservés dans le Sud-Ouest, " a déclaré le professeur assistant du LPL Christopher Hamilton, qui co-dirige les sorties sur le terrain des étudiants diplômés du LPL avec Shane Byrne, chef adjoint du département des sciences planétaires. Leurs voyages ont permis aux étudiants d'explorer des sites à travers le désert de Sonora et aussi loin qu'Hawaï et l'Islande.

« Les sorties sur le terrain offrent aussi un moyen de voir les choses, comme des coulées de lave ou des dunes de sable, de près que pour d'autres planètes, nous devons souvent nous fier aux images et aux données des engins spatiaux pour étudier, " a déclaré Bramson. " Cela aide à connecter ce que nous voyons depuis l'orbite ou le télescope à une vérité au sol en étant capable de se promener et d'échantillonner des caractéristiques similaires ici sur Terre. "

Les Pinacate Peaks en sont un exemple, et ils sont criblés d'analogues lunaires, selon les étudiants diplômés de Kuiper. Plus de 400 cônes de cendres volcaniques et neuf grands cratères volcaniques ont creusé la chaîne, qui est situé principalement dans l'État mexicain de Sonora entre la frontière Arizona-Mexique et Puerto Peñasco, et est entouré de dunes de sable géantes.

"La région de Pinacate a de magnifiques coulées de lave et de grands cratères volcaniques d'un demi-mile, " dit Hartmann, qui en 1989 a écrit Desert Heart, un livre populaire sur la région. "L'une des grandes préoccupations était que la surface lunaire pourrait ressembler à des types de laves extrêmement rugueux avec des pointes, des rochers déchiquetés partout. Les astronautes d'Apollo se sont ensuite entraînés pour l'exploration lunaire dans cette même zone."

Dale Cruikshank, chercheur au Centre de recherche Ames de la NASA, a également étudié sous Kuiper et se souvient bien des voyages:"Nous rampions à l'intérieur des cratères volcaniques et autour et examinions comme le ferait un géologue. Kuiper marchait parfois avec nous autour des coulées de lave."

Les étudiants de Kuiper ont également visité Meteor Crater et Sunset Crater, à la fois près de Flagstaff dans le nord de l'Arizona, comprendre la différence entre les cratères formés par impact et l'effondrement d'une chambre magmatique, respectivement.

"Hartmann et moi avons eu une visite guidée personnelle de Meteor Crater par Eugene Shoemaker, " Cruikshank a dit, ajoutant que Shoemaker a travaillé avec le groupe de Kuiper pendant les missions robotiques qui ont précédé les atterrissages lunaires en équipage et a créé la branche astrogéologie du United States Geological Survey à Flagstaff. "D'autres à Flagstaff ont également été très gentils avec nous et nous ont fait voler en avion. C'était formidable."

Les étudiants de Kuiper se sont également aventurés dans les montagnes du dragon, où ils ont examiné les types de roches que l'on pourrait trouver sur la lune, et à Hawaï, où ils ont étudié comment le magma s'écoule et se refroidit comme il aurait pu le faire sur la lune il y a des milliards d'années, dit Hartmann.

Plusieurs membres du corps professoral du Département de géosciences ont dirigé les premières visites sur le terrain, mais le plus prolifique de tous était Spence Titley. Aujourd'hui retraité, Titley était l'un des principaux géologues des mines et des ressources à l'université. Lors de certaines sorties sur le terrain, il a formé les astronautes d'Apollo à la géologie lunaire et a recommandé des caractéristiques lunaires qu'ils ont ensuite photographiées depuis l'orbite. En 1964, il a collaboré avec le U.S. Geological Survey pour cartographier la lune pour le programme Apollo en utilisant le télescope solaire McMath-Pierce sur Kitt Peak.

Interprétation des données

« Les emplacements des sorties sur le terrain ne sont pas seulement ciblés géographiquement, mais aussi par processus, " a déclaré Hamilton. "A chaque voyage, vous ne visitez pas seulement un endroit, mais à des moments différents de l'histoire de la Terre."

La plupart des voyages sur le terrain se concentrent sur l'étude des paysages volcaniques. L'activité volcanique est le processus le plus dominant dans la formation des planètes; Il sous-tend la création et l'évolution planétaire, dit Hamilton. La lune est un bon exemple :les taches sombres étaient autrefois considérées comme des océans, mais ce sont en fait des champs de coulée de lave volcanique. Il y a environ 3,5 milliards d'années, la surface lunaire brillait de magma incandescent, il a dit.

D'autres processus mis en évidence lors des visites sur le terrain du LPL incluent le cratère d'impact, mouvement des plaques tectoniques, et l'érosion par l'eau et l'air.

"Lorsque vous construisez un modèle qui essaie de décrire la complexité de l'évolution planétaire, il faut en faire une version cartoon, ", a déclaré Hamilton. "Aller sur le terrain et déterminer les détails nécessaires du modèle - ce qu'il faut laisser dedans et dehors - est important à comprendre."

"Nous discutons de la façon dont les fonctionnalités pourraient fonctionner de manière similaire ou différente sur une autre planète. D'autres planètes ou lunes peuvent avoir une gravité différente, atmosphères et ensoleillement, par exemple, " a déclaré Bramson.

Voir ces formations dans la vraie vie aide les étudiants à interpréter les données de télédétection renvoyées depuis différents endroits du système solaire, dit Hamilton, dont le domaine de recherche le plus actif est l'étude analogique terrestre. Il se rend dans des environnements extrêmes pour tester les performances des instruments robotiques sur des mondes extraterrestres.

"Escalade autour de coulées de lave similaires à celles de la Lune ou de Mars, ou des dunes sur Mars et Titan, fournit une connexion avec des données par ailleurs abstraites, " il a dit.

"Nous avons emmené des étudiants à Cap Canaveral pour examiner les processus côtiers que nous ne pouvons pas voir en Arizona comme un analogue de Mars, qui a de nombreux rivages associés à l'océan nord et des cratères d'impact qui se sont remplis d'eau pour créer des lacs, " Hamilton a dit, ajoutant que la lune Titan de Saturne a également des océans mais composés de méthane liquide et de glace d'eau aussi dure que la roche. "C'est une autre permutation des mêmes processus."

Bramson est entrée dans son programme d'études supérieures avec un baccalauréat en astrophysique, donc, comme beaucoup de ses camarades de classe, les sorties sur le terrain étaient sa principale leçon de géologie. Mais elle a appris plus que la géologie, elle a dit.

« Avec tout le temps passé ensemble, en conduisant sur les sites de terrain, randonner et discuter du paysage, camping, préparer de la nourriture autour du feu de camp la nuit - j'ai appris à mieux connaître mes camarades étudiants diplômés lors de ces voyages, " dit-elle. " Beaucoup sont devenus certains de mes meilleurs amis et collaborateurs sur des projets scientifiques. "