Des géologues belges créent un scanner de roches à laser pour la NASA

Christian Burlet montre le SpectroGRID aux astrobiologistes du laboratoire Origins and Habitability
14/11/2019
Des géologues belges créent un scanner de roches à laser pour la NASA
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Siska Van Parys

Les scientifiques de l’Institut Royal des Sciences Naturelles de Belgique ont mis au point un nouveau scanner de roches qui aidera la NASA à étudier les origines de la vie sur Terre dans les monts hydrothermaux des grands fonds marins. Ils testeront si une technologie similaire pourrait être utilisée lors de missions spatiales, par exemple vers Mars.

Les géologues Christian Burlet et Yves Vanbrabant (IRSNB) et Pablo Sobron (SETI -Impossible Sensing LLC) ont créé un spectromètre spécial pour le Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA. Le "SpectroGRID" est conçu pour analyser la composition chimique de la surface de petits échantillons de roche en laboratoire. Sa particularité est qu'il contient très peu de composants mobiles, ce qui le rend plus robuste et fiable. Le laboratoire "Origins and Habitability" du JPL testera les capacités de l'instrument pour étudier la chimie des échantillons de roches provenant de cheminées hydrothermales en eau profonde. Ces évents sont des fissures dans les fonds marins d'où jaillit de l'eau chauffée par géothermie et où les premières formes de vie sur Terre auraient émergé (alimentées par les composants chimiques dissous dans les fluides de ces évents). En outre, le JPL testera si une technologie similaire pourrait être utilisée sur des missions spatiales, par exemple vers Mars.

Le premier de son espèce

Le SpectroGRID est un micro-imageur LIBS (« laser-Induced Breakdown Spectroscopy » ou spectroscopie par claquage laser). La LIBS est une technologie d'analyse chimique qui utilise une impulsion laser courte (mais très puissante) pour éliminer une fraction infime de l'échantillon, ce qui entraîne une production de lumière. Puisque chaque élément émet de la lumière avec une longueur d'onde spécifique, un spectromètre peut identifier les éléments qui composent l'échantillon. Pour visualiser cela, un logiciel spécial est utilisé pour produire une « carte géochimique », montrant la distribution spatiale des éléments à la surface des échantillons de roche.

Mais le SpectoGRID n'est pas un scanner LIBS classique! Sa particularité est qu'il a très peu de pièces mobiles, aussi peu que possible actuellement. "Il rend l'instrument beaucoup plus robuste et fiable ", explique Yves Vanbrabant. "Le JPL testera le SpectroGRID, pour savoir si une technologie similaire pourrait être utilisée sur des missions spatiales, par exemple vers Mars. Les tempêtes de sable y constituent un problème majeur, car tous les petits grains peuvent se coincer dans la machinerie. Avoir peu de pièces mobiles est un atout important dans ce genre d'environnement." Et ce n'est pas tout : "Un autre avantage est la possibilité de scanner les roches à distance, ce qui réduit les risques de contamination" ajoute Christian Burlet. "C'est bien sûr important si vous étudiez des environnements relativement isolés et intacts, comme les grands fonds marins."

Course contre la montre

L'aventure a commencé il y a tout juste un an, lorsque les deux géologues ont décidé de s'associer à Impossible Sensing, une société américaine spécialisée dans la technologie de mesure de la diffusion et de l'absorption de la lumière. Ensemble, ils ont conçu le SpectroGRID. "Aux États-Unis, il est beaucoup plus facile de trouver des fonds pour développer un nouvel instrument. J'ai trouvé très intéressant de travailler "à l'américaine", de manière plus dynamique. Ils osent choisir l'innovation", commente Yves Vanbrabant. Ils ont proposé leur concept au JPL et le laboratoire a décidé de l'accepter. "C'était une nouvelle incroyable pour nous. Nous étions si excités ", dit Christian Burlet.

Mais après la joie, un nouveau défi est arrivé. "En moins de deux mois, nous avons dû transformer le concept en un véritable instrument de travail, un délai très court pour une machine aussi délicate et un logiciel aussi complexe." Avec l'aide de pas moins de quatre imprimantes 3D, ils ont réussi à rassembler tous les composants nécessaires, juste à temps pour les amener aux Etats-Unis. "Le montage final dans les laboratoires d'Impossible Sensing a été une nouvelle course contre la montre", explique Christian Burlet. "Sans l'aide de l'équipe là-bas, nous n'aurions pas réussi !" Mais ils l'ont fait, juste à temps pour le livrer au JPL. "Ce spectromètre est un prototype bien sûr et il va évoluer, mais ils sont très contents de leur nouveau jouet !" ajoute Christian en souriant. L'équipe travaille actuellement sur une première mise à niveau de l'instrument afin d'améliorer sa sensibilité et de simuler différentes compositions atmosphériques dans la chambre à échantillon.

De la vie à 100°C (et plus)

Le SpectroGRID a été spécialement conçu pour le "Laboratoire des Origines et de l'Habitabilité", un sous-laboratoire du JPL qui étudie comment les conditions géologiques influencent l'origine de la vie, la vie dans des environnements extrêmes et comment la vie peut exister sur d'autres mondes. L'un de leurs terrains de recherche est l’océan profond, où la vie s'épanouit autour d’évents hydrothermaux où les températures varient entre 60°C et plus de 400°C. Là, ce ne sont pas des plantes, mais des bactéries chimiosynthétiques qui forment le fond de la chaîne alimentaire, soutenant de nombreux organismes plus gros, loin de la lumière du soleil.

Mais pourquoi cela intéresse-t-il la NASA, qui se concentre principalement sur l'espace extra-atmosphérique ? C’est parce que l'une des hypothèses les plus prometteuses sur l'origine de la vie la situe autour des cheminées hydrothermales. Les produits chimiques trouvés dans ces évents et l'énergie qu'ils fournissent pourraient avoir alimenté bon nombre des réactions chimiques nécessaires à l'émergence de la vie. Les chercheurs de la NASA pensent que certaines des lunes de glace du système solaire, comme le satellite Europe de Jupiter, pourraient aussi avoir des évents hydrothermaux dans les océans liquides sous leurs croûtes gelées. Les astrobiologistes du "Laboratoire des Origines et de l'Habitabilité" simulent ces systèmes de cheminées hydrothermales en laboratoire, pour étudier la chimie des éléments essentiels à la vie et à l'origine de la vie. Dans ce cadre-là, le SpectroGRID les aidera à étudier des échantillons de roches et à percer certains des nombreux mystères qu'ils recèlent encore.

 

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