Une nouvelle mission de la NASA vers la lune géante de Saturne, Titan, doit être lancée en 2027. Lorsqu’elle arrivera au milieu des années 2030, elle entamera un voyage de découverte qui pourrait apporter une nouvelle compréhension du développement de la vie dans l’univers. Cette mission, appelée Dragonfly, embarquera un instrument appelé Dragonfly Mass Spectrometer (DraMS), conçu pour aider les scientifiques à se concentrer sur la chimie à l’œuvre sur Titan. Cela peut également faire la lumière sur les types d’étapes chimiques qui se sont produites sur Terre et qui ont finalement conduit à la formation de la vie, appelée chimie prébiotique.
L’abondante chimie complexe riche en carbone de Titan, l’océan intérieur et la présence passée d’eau liquide à la surface en font une destination idéale pour étudier les processus chimiques prébiotiques et l’habitabilité potentielle d’un environnement extraterrestre.
DraMS permettra aux scientifiques de retour sur Terre d’étudier à distance la composition chimique de la surface du Titanien. « Nous voulons savoir si le type de chimie qui pourrait être important pour les premiers systèmes pré-biochimiques sur Terre se produit sur Titan », explique le Dr Melissa Trainer du Goddard Space Flight Center de la NASA, Greenbelt, Maryland.
Trainer est un scientifique planétaire et astrobiologiste spécialisé dans Titan et l’un des enquêteurs principaux adjoints de la mission Dragonfly. Elle est également responsable de l’instrument DraMS, qui analysera les mesures d’échantillons du matériau de surface de Titan à la recherche de preuves de la chimie prébiotique.
Pour ce faire, le giravion robotique Dragonfly tirera parti de la faible gravité et de l’atmosphère dense de Titan pour voler entre différents points d’intérêt à la surface de Titan, répartis sur plusieurs kilomètres l’un de l’autre. Cela permet à Dragonfly de déplacer toute sa suite d’instruments vers un nouveau site lorsque le précédent a été entièrement exploré, et donne accès à des échantillons dans des environnements avec une variété d’histoires géologiques.
Sur chaque site, des échantillons de moins d’un gramme seront forés hors de la surface par la foreuse pour l’acquisition de composés organiques complexes (DrACO) et amenés à l’intérieur du corps principal de l’atterrisseur, à un endroit appelé le « grenier » qui abrite l’instrument DraMS . Là, ils seront irradiés par un laser embarqué ou vaporisés dans un four pour être mesurés par DraMS. Un spectromètre de masse est un instrument qui analyse les différents composants chimiques d’un échantillon en séparant ces composants dans leurs molécules de base et en les faisant passer à travers des capteurs pour identification.
« DraMS est conçu pour examiner les molécules organiques qui peuvent être présentes sur Titan, leur composition et leur distribution dans différents environnements de surface », explique Trainer. Les molécules organiques contiennent du carbone et sont utilisées par toutes les formes de vie connues. Ils sont intéressants pour comprendre la formation de la vie car ils peuvent être créés par des processus vivants et non vivants.
Les spectromètres de masse déterminent ce qu’il y a dans un échantillon en ionisant le matériau (c’est-à-dire en le bombardant d’énergie pour que les atomes qu’il contient deviennent chargés positivement ou négativement) et en examinant la composition chimique des divers composés. Il s’agit de déterminer la relation entre le poids de la molécule et sa charge, qui sert de signature au composé.
DraMS a été développé en partie par la même équipe de Goddard qui a développé le Analyse d’échantillons sur Mars (SAM) à bord du rover Curiosity. DraMS est conçu pour étudier des échantillons de matériaux de surface Titanian sur placeen utilisant des techniques testées sur Mars avec la suite SAM.
Formateur a souligné les avantages de cet héritage. Les scientifiques de Dragonfly ne voulaient pas « réinventer la roue » lorsqu’il s’agissait de rechercher des composés organiques sur Titan, et s’appuyaient plutôt sur des méthodes établies qui ont été appliquées sur Mars et ailleurs. « Cette conception nous a donné un instrument très flexible, qui peut s’adapter aux différents types d’échantillons de surface », déclare Trainer.
DraMS et d’autres instruments scientifiques sur Dragonfly sont conçus et construits sous la direction du Johns Hopkins Applied Physics Laboratory à Laurel, Maryland, qui gère la mission pour la NASA et conçoit et construit le giravion-atterrisseur. L’équipe comprend des partenaires clés chez Goddard, l’agence spatiale française (CNES, Paris, France), qui fournit le module de chromatographie en phase gazeuse pour DraMS qui fournira une séparation supplémentaire après la sortie du four, Lockheed Martin Space, Littleton, Colorado, NASA Ames Centre de recherche à Moffett Federal Airfield dans la Silicon Valley en Californie, NASA Langley Research Center, Hampton, Virginie, NASA Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californie, Penn State University, State College, Pennsylvanie, Malin Space Science Systems, San Diego, Californie, Honeybee Robotics , Brooklyn, New York, le Centre aérospatial allemand (DLR), Cologne, Allemagne, et l’Agence japonaise d’exploration aérospatiale (JAXA), Tokyo, Japon.