1. ChemCam activities and discoveries during the nominal mission of the Mars Science Laboratory in Gale crater, Mars
- Author
-
Thompson, L., Williams, A., Williams, R., Blaney, D., Calef, F., Dietrich, W., Edgett, K., Fisk, M., Gellert, R., Grotzinger, J., Kah, L., McLennan, S., Palucis, M., Siebach, K., Stack, K., Sumner, D., Yingst, A., Maurice, S., Clegg, S., Wiens, R., Gasnault, O., Rapin, W., Forni, O., Cousin, A., Sautter, V., Mangold, N., Le Deit, L., Nachon, M., Anderson, R., Lanza, N., Fabre, C., Payré, V., Lasue, J., Meslin, P.-Y., Léveillé, R., Barraclough, B., Beck, P., Bender, S., Berger, G., Bridges, J., Bridges, N., Dromart, G., Dyar, M., Francis, R., Frydenvang, J., Gondet, B., Ehlmann, B., Herkenhoff, K., Johnson, J., Langevin, Y., Madsen, M., Melikechi, N., Lacour, J.-L., Le Mouélic, Stéphane, Lewin, E., Newsom, H., Ollila, A., Pinet, P., Schröder, S., Sirven, J.-B., Tokar, R., Toplis, M., D'Uston, C., Vaniman, D., Vasavada, A., Jet Propulsion Laboratory (JPL), California Institute of Technology (CALTECH)-NASA, Oregon State University (OSU), Department of Physics [Guelph], University of Guelph, California Institute of Technology (CALTECH), Stony Brook University [SUNY] (SBU), State University of New York (SUNY), Department of Earth and Planetary Science [UC Berkeley] (EPS), University of California [Berkeley], University of California-University of California, Division of Geological and Planetary Sciences [Pasadena], University of California [Davis] (UC Davis), University of California, Planetary Science Institute [Tucson] (PSI), Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Los Alamos National Laboratory (LANL), Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie (IMPMC), Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR206-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), Laboratoire de Planétologie et Géodynamique UMR6112 (LPG), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Nantes - Faculté des Sciences et des Techniques, Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Université d'Angers (UA), DLR Institute of Planetary Research, German Aerospace Center (DLR), Laboratoire Ecologie Fonctionnelle et Environnement (ECOLAB), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Laboratoire de Météorologie Dynamique (UMR 8539) (LMD), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-École des Ponts ParisTech (ENPC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département des Géosciences - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Canadian Space Agency (CSA), Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG), Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Space Research Centre [Leicester], University of Leicester, Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Astrogeology Science Center [Flagstaff], United States Geological Survey [Reston] (USGS), Centre for Infection and Immunity, Optical Science Center for Applied Research (OSCAR), Delaware State University (DSU), Service d'études analytiques et de réactivité des surfaces (SEARS), Département de Physico-Chimie (DPC), CEA-Direction de l'Energie Nucléaire (CEA-DEN), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-CEA-Direction de l'Energie Nucléaire (CEA-DEN), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Institut des Sciences de la Terre (ISTerre), Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-PRES Université de Grenoble-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF), Institute of Meteoritics [Albuquerque] (IOM), The University of New Mexico [Albuquerque], Technologies et systèmes d'information pour les agrosystèmes (UR TSCF), Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA), Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Dynamique terrestre et planétaire (DTP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Centre d'étude spatiale des rayonnements (CESR), Laboratoire de Géologie de Lyon - Terre, Planètes, Environnement [Lyon] (LGL-TPE), École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), NASA-California Institute of Technology (CALTECH), University of California [Berkeley] (UC Berkeley), University of California (UC)-University of California (UC), University of California (UC), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR206-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Planétologie et Géodynamique [UMR 6112] (LPG), Université d'Angers (UA)-Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Ecologie Fonctionnelle et Environnement (LEFE), Institut Ecologie et Environnement (INEE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG ), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR206-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Département des Géosciences - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École des Ponts ParisTech (ENPC)-École polytechnique (X)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), and Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
- Subjects
010504 meteorology & atmospheric sciences ,atomic Emission spectroscopy ,Mars ,Mineralogy ,Context (language use) ,01 natural sciences ,Analytical Chemistry ,Atmosphere ,laser-spectroscopy ,Spectroscopy ,ComputingMilieux_MISCELLANEOUS ,0105 earth and related environmental sciences ,LIBS ,Chemistry ,010401 analytical chemistry ,Noachian ,Gale crater ,Crust ,Mars Exploration Program ,15. Life on land ,Gale Crater ,0104 chemical sciences ,Characterization (materials science) ,Geochemistry ,in-situ ,ChemCam ,13. Climate action ,[SDU]Sciences of the Universe [physics] - Abstract
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 (SiO_2, TiO_2, Al_2O_3, FeO_T, MgO, CaO, Na_2O, K_2O) 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.
- Published
- 2016