Innovation et impact à long terme
Progression des connaissances en sciences et technologies spatiales
Des technologies spatiales innovantes
Le projet T-MARS fera progresser les connaissances concernant deux technologies spatiales innovantes :
- un instrument LIBS innovant développé par la compagnie canadienne ELEMISSION pour caractériser la composition des échantillons de carottages;
- une caméra hyperspectrale montée sur un drone comme outil de reconnaissance pour les opérations de véhicule robotisé (rover) sur Mars.
Actuellement commercialisé pour l’industrie minière, l’instrument Coriosity LIBS d’ELEMISSION (figures 1 et 2) a remporté de nombreuses distinctions, dont celle de l’Innovation de l’année chez Pittcon et celle de demi-finaliste au concours #disruptmining18. Nous allons expérimenter cette technologie dans une perspective d'utilisation dans une mission spatiale.
Figure 1 : Lütfü Çelebi Özcan (co-fondateur d'ELEMISSION) et François Doucet (co-fondateur et PDG d'ELEMISSION) avec l'instrument Coriosity LIBS. Image fournie.
Figure 2 : Prototype le plus récent de l'instrument LIBS Coriosity. Image fournie.
Le premier drone martien a été lancé dans le cadre de la mission Mars 2020. L'hélicoptère martien de reconnaissance Ingenuity sera déployé en 2021 lors de son arrivée sur la planète Mars (figure 3). Il sera utilisé pour étudier des destinations difficiles à atteindre (p. ex. : falaises, grottes et cratères profonds) et repérer des cibles intéressantes à étudier par l'astromobile (rover) Perseverance [1]. L'hélicoptère est un démonstrateur technologique et ne transporte donc aucune charge utile scientifique (il contient toutefois une caméra à haute résolution). Le fait d'utiliser un capteur hyperspectral monté sur un drone pour caractériser la composition des chapeaux de fer sur Terre est une première. Cela aidera à positionner le Canada en tant que chef de file par rapport à cette technologie, considérant que des drones seront envoyés à bord des prochaines missions sur Mars afin de localiser les environnements potentiellement habitables tels que les systèmes paléo-hydrothermaux.
Figure 3 : L'hélicoptère martien Ingenuity en compagnie de l'astromobile Perseverance. Image artistique, NASA/JPL-Caltech, 2020.
Des connaissances sur l'exploration planétaire
Nous ferons également progresser les connaissances concernant l'exploration planétaire en menant des travaux de terrain, des analyses de données et des études préliminaires liées à la définition d'une nouvelle recherche en sciences planétaires alignée avec les priorités de la communauté scientifique [2]. Plus précisément, nous allons documenter un processus géologique qui a façonné la surface de la Terre et de Mars, caractériser des biosignatures et développer des méthodes de détection applicables aux missions spatiales.
Des connaissances sur la télédétection de la couverture terrestre et du pergélisol canadien
Ce projet fera également progresser les connaissances liées à la télédétection de la couverture terrestre et du pergélisol au Canada. Nous allons acquérir des mesures spectrales à l’aide d’un instrument de spectroradiométrie aux capacités reconnues, dans le but de valider les données de la mission satellitaire active WorldView-3 en orbite autour de la Terre (figure 4). Les mesures hyperspectrales acquises à l'aide d'un instrument innovant, soit un capteur hyperspectral embarqué sur un drone, seront également utilisées pour démontrer la valeur scientifique des observations hyperspectrales pour des applications géologiques. Les résultats du projet contribueront à la Stratégie spatiale pour le Canada en :
- Inspirant la prochaine génération de Canadiens à atteindre les étoiles;
- Assurant le leadership du Canada dans l'acquisition et l'utilisation de données spatiales pour soutenir l'excellence scientifique, l'innovation et la croissance économique;
- Positionnant le secteur spatial commercial du Canada afin d'aider à renforcer l'économie et à créer des emplois pour l'avenir.
Figure 4 : Représentation artistique du satellite WorldView-3 déployé en orbite. (DigitalGlobe)
Impact à long terme dans le domaine de la recherche
Les connaissances acquises concernant les minéraux semblables à ceux retrouvés sur Mars ainsi que les processus hydrothermaux et d'altération, tout comme les capacités acquises grâce à l'utilisation directe de différents instruments, ouvriront la voie à l'exploration future de la planète Mars. La variété de chapeaux de fer que nous allons échantillonner sera utile à des fins de comparaison avec les systèmes hydrothermaux détectés sur Mars, depuis l'orbite ou au sol. Les objectifs du projet de recherche T-MARS sont donc nouveaux, car aucune analyse aussi approfondie de la composition horizontale et verticale des chapeaux de fer impliquant des analyses spectrales, élémentaires, minéralogiques, et de biosignature n'a été entreprise à ce jour.
C'est également la première fois que les chapeaux de fer seront étudiés en profondeur de l'échelle globale à l'échelle microscopique. Les étudiants et étudiantes formés au cours de ce projet de recherche seront au cœur de ces nouvelles connaissances. Ils et elles seront ainsi prêts à participer activement aux futures missions d'exploration.
La recherche proposée aura un impact important sur la géologie terrestre, car les chapeaux de fer sont d'une grande importance économique et environnementale. Ils sont souvent indicateurs de gisements métallifères, et ils sont constitués de dépôts altérés acides pouvant être étudiés en tant qu’analogues naturels aux interactions entre les résidus miniers acides et le pergélisol, afin de déterminer s’ils ont un impact environnemental mesurable sur les cours d’eau [3]. Notre compréhension de l'interaction eau-roches en climat froid et du drainage rocheux acide [4] bénéficiera de ce travail.
Références
NASA (2019) Mars Helicopter to Fly on NASA’s Next Red Planet Rover Mission, online (accessed 10-07-2019).
Canadian Space Agency (2017) Canadian Space Exploration - Science and Space Health priorities for Next Decade and Beyond, online (accessed 10-07-2019), Canadian Space Exploration: Science and Space Health Priorities 2017 report.
Williamson et al. (2015) Environmental and Economic Significance of Gossans, Geological survey of Canada, Open file 7718, 102 p.
Dold, B. (2017) Acid rock drainage prediction: A critical review, Journal of Geochemical Exploration, 172, 120-132.