ChemCam activities and discoveries during the nominal mission of the Mars Science Laboratory in Gale crater, Mars
S. Maurice
(1)
,
S. Clegg
(2)
,
R. Wiens
(2)
,
O. Gasnault
(1)
,
W. Rapin
(1)
,
O. Forni
(1)
,
A. Cousin
(2)
,
V. Sautter
(3)
,
N. Mangold
(4)
,
L. Le Deit
(5)
,
M. Nachon
(4)
,
R. Anderson
,
N. Lanza
(2)
,
C. Fabre
,
Virginie Payre
(6)
,
J. Lasue
(1)
,
P.-Y. Meslin
(7)
,
R. Léveillé
(8)
,
B. Barraclough
(9)
,
P. Beck
(10)
,
S. Bender
(9)
,
G. Berger
(1)
,
J. Bridges
(11)
,
N. Bridges
,
G. Dromart
(12)
,
M. Dyar
,
R. Francis
,
J. Frydenvang
(2)
,
B. Gondet
(13)
,
B. Ehlmann
(14)
,
K. Herkenhoff
(15)
,
J. Johnson
(16)
,
Y. Langevin
(13)
,
M. Madsen
,
N. Melikechi
(17)
,
J.-L. Lacour
(18)
,
Stéphane Le Mouélic
(4)
,
E. Lewin
(19)
,
H. Newsom
(20)
,
A. Ollila
(21)
,
François Pinet
(22)
,
S. Schröder
,
J.-B. Sirven
(23)
,
R. Tokar
(9)
,
M. Toplis
(24)
,
C. d'Uston
(25)
,
D. Vaniman
(9)
,
A. Vasavada
(12)
1
IRAP -
Institut de recherche en astrophysique et planétologie
2 LANL - Los Alamos National Laboratory
3 IMPMC - Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie
4 LPG - Laboratoire de Planétologie et Géodynamique [UMR 6112]
5 DLR Institute of Planetary Research
6 LEFE - Laboratoire Ecologie Fonctionnelle et Environnement
7 LMD - Laboratoire de Météorologie Dynamique (UMR 8539)
8 CSA - Canadian Space Agency
9 PSI - Planetary Science Institute [Tucson]
10 IPAG - Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble
11 Space Research Centre [Leicester]
12 JPL - Jet Propulsion Laboratory
13 IAS - Institut d'astrophysique spatiale
14 Division of Geological and Planetary Sciences [Pasadena]
15 Astrogeology Science Center [Flagstaff]
16 Centre for Infection and Immunity
17 OSCAR - Optical Science Center for Applied Research
18 SEARS - Service d'études analytiques et de réactivité des surfaces
19 ISTerre - Institut des Sciences de la Terre
20 IOM - Institute of Meteoritics [Albuquerque]
21 The University of New Mexico [Albuquerque]
22 UR TSCF - Technologies et systèmes d'information pour les agrosystèmes
23 CEA-DES (ex-DEN) - CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire)
24 DTP - Dynamique terrestre et planétaire
25 CESR - Centre d'étude spatiale des rayonnements
2 LANL - Los Alamos National Laboratory
3 IMPMC - Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie
4 LPG - Laboratoire de Planétologie et Géodynamique [UMR 6112]
5 DLR Institute of Planetary Research
6 LEFE - Laboratoire Ecologie Fonctionnelle et Environnement
7 LMD - Laboratoire de Météorologie Dynamique (UMR 8539)
8 CSA - Canadian Space Agency
9 PSI - Planetary Science Institute [Tucson]
10 IPAG - Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble
11 Space Research Centre [Leicester]
12 JPL - Jet Propulsion Laboratory
13 IAS - Institut d'astrophysique spatiale
14 Division of Geological and Planetary Sciences [Pasadena]
15 Astrogeology Science Center [Flagstaff]
16 Centre for Infection and Immunity
17 OSCAR - Optical Science Center for Applied Research
18 SEARS - Service d'études analytiques et de réactivité des surfaces
19 ISTerre - Institut des Sciences de la Terre
20 IOM - Institute of Meteoritics [Albuquerque]
21 The University of New Mexico [Albuquerque]
22 UR TSCF - Technologies et systèmes d'information pour les agrosystèmes
23 CEA-DES (ex-DEN) - CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire)
24 DTP - Dynamique terrestre et planétaire
25 CESR - Centre d'étude spatiale des rayonnements
O. Gasnault
- Fonction : Auteur
- PersonId : 178757
- IdHAL : olivier-gasnault
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- IdRef : 25312221X
W. Rapin
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1113197
- IdHAL : william-rapin
O. Forni
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1126943
- IdHAL : o-forni
- ORCID : 0000-0001-6772-9689
- IdRef : 139768076
A. Cousin
- Fonction : Auteur
- PersonId : 755683
- ORCID : 0000-0001-7823-7794
- IdRef : 165061472
V. Sautter
- Fonction : Auteur
- PersonId : 741667
- IdHAL : violaine-sautter
- ORCID : 0000-0002-4263-7558
- IdRef : 055831087
N. Mangold
- Fonction : Auteur
- PersonId : 178765
- IdHAL : nicolas-mangold
- ORCID : 0000-0002-0022-0631
- IdRef : 131065602
L. Le Deit
- Fonction : Auteur
- PersonId : 179208
- IdHAL : laetitia-le-deit
- ORCID : 0000-0003-1361-5170
- IdRef : 144571285
R. Anderson
- Fonction : Auteur
N. Lanza
- Fonction : Auteur
- PersonId : 766557
- ORCID : 0000-0003-4445-7996
C. Fabre
- Fonction : Auteur
- PersonId : 736670
- IdHAL : cecile-fabre
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- IdRef : 152463577
P.-Y. Meslin
- Fonction : Auteur
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P. Beck
- Fonction : Auteur
- PersonId : 756943
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- IdRef : 110404424
N. Bridges
- Fonction : Auteur
M. Dyar
- Fonction : Auteur
R. Francis
- Fonction : Auteur
J. Johnson
- Fonction : Auteur
- PersonId : 781931
- ORCID : 0000-0002-5586-4901
M. Madsen
- Fonction : Auteur
Stéphane Le Mouélic
- Fonction : Auteur
- PersonId : 179612
- IdHAL : stephane-le-mouelic
- ORCID : 0000-0001-5260-1367
- IdRef : 150709757
François Pinet
- Fonction : Auteur
- PersonId : 747904
- IdHAL : francois-pinet
S. Schröder
- Fonction : Auteur
- PersonId : 771763
- ORCID : 0000-0003-1870-3663
J.-B. Sirven
- Fonction : Auteur
- PersonId : 182424
- IdHAL : jean-baptiste-sirven
- ORCID : 0000-0002-5523-6809
- IdRef : 111297176
Résumé
At Gale crater, Mars, ChemCam acquired its first laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) target on Sol 13 of the landed portion of the mission (a Sol is a Mars day). Up to Sol 800, more than 188 000 LIBS spectra were acquired on more than 5800 points distributed over about 650 individual targets. We present a comprehensive review of ChemCam scientific accomplishments during that period, together with a focus on the lessons learned from the first use of LIBS in space. For data processing, we describe new tools that had to be developed to account for the uniqueness of Mars data. With regard to chemistry, we present a summary of the composition range measured on Mars for major-element oxides (SiO2, TiO2, Al2O3, FeOT, MgO, CaO, Na2O, K2O) based on various multivariate models, with associated precisions. ChemCam also observed H, and the non-metallic elements C, O, P, and S, which are usually difficult to quantify with LIBS. F and Cl are observed through their molecular lines. We discuss the most relevant LIBS lines for detection of minor and trace elements (Li, Rb, Sr, Ba, Cr, Mn, Ni, and Zn). These results were obtained thanks to comprehensive ground reference datasets, which are set to mimic the expected mineralogy and chemistry on Mars. With regard to the first use of LIBS in space, we analyze and quantify, often for the first time, each of the advantages of using stand-off LIBS in space: no sample preparation, analysis within its petrological context, dust removal, sub-millimeter scale investigation, multi-point analysis, the ability to carry out statistical surveys and whole-rock analyses, and rapid data acquisition. We conclude with a discussion of ChemCam performance to survey the geochemistry of Mars, and its valuable support of decisions about selecting where and whether to make observations with more time and resource-intensive tools in the rover's instrument suite. In the end, we present a bird's-eye view of the many scientific results: discovery of felsic Noachian crust, first observation of hydrated soil, discovery of manganese-rich coatings and fracture fills indicating strong oxidation potential in Mars' early atmosphere, characterization of soils by grain size, and wide scale mapping of sedimentary strata, conglomerates, and diagenetic materials.