De Danakil-depressie in Ethiopië is een spectaculaire, vijandige omgeving die kan lijken op de omstandigheden op Mars en Titan - evenals op locaties met nucleair afval. Van 20-28 januari 2018, vijf teams van onderzoekers en meer dan 30 ondersteunend personeel bezochten twee locaties in de regio om de microbiologie te bestuderen, geologie en scheikunde bij de hydrothermale ontsluiting van Dallol en het zoute meer van Afrera.

De onderzoeksreis werd ondersteund door de door de EU gefinancierde Europlanet 2020 Research Infrastructure (RI), die de afgelopen twee jaar een reeks veldcampagnes heeft georganiseerd om de site te karakteriseren als een analoog voor andere planetaire oppervlakken en voor astrobiologische studies.

Dallol is een unieke vijandige plek voor het leven vanwege de combinatie van het extreme zoutgehalte, hoge temperatuur, en zuurgraad. Het is een van de heetste plekken op aarde, op meer dan 100 meter onder zeeniveau. Opwellend water, rijk aan veel verschillende zouten en verwarmd door magma dicht bij het oppervlak, vormen felgekleurd, zeer zure poelen. Giftige gassen, inclusief chloor en zwaveldamp, in de lucht hangen.

Karen Olsson-Francis en Vincent Rennie van de Open Universiteit onderzoeken hoe de microbiologie wordt beïnvloed door variatie in de fysische en chemische omstandigheden in Dallol, en waar bewoonbaarheidsgebieden te vinden zijn. Ze richtten zich op twee kanalen van zeer zure, zout water met temperaturen van 40 tot 70 graden Celsius. Het paar nam metingen ter plaatse en verzamelde monsters voor verdere analyse in het laboratorium.

"Onze eerste bevindingen toonden aan dat microben aanwezig kunnen zijn, ondanks het extreme zoutgehalte en de zuurgraad, " zei Rennie. Het team zal nu de komende maanden verdere geologische en microbiële analyses uitvoeren en hopen begin september de voorlopige resultaten van het onderzoek naar de uitstroomkanalen te hebben.

Hugo Moors en Mieke De Craen van het SCK•CEN studeerden op een aantal locaties ook microbiologie in het kader van de geologie en de chemie van het water, en met succes een reeks nieuwe bemonsteringstechnieken en bewaringssystemen voor monsters getest. Naast hun astrobiologisch onderzoek met betrekking tot exoplaneten, het paar gebruikt Danakil als een analoog voor nucleair afval.

"De extreme omstandigheden in de Danakil-depressie kunnen lijken op enkele van de omstandigheden die we tegenkomen bij het verwijderen van afval van kernreactoren. We zullen nu proberen microben te kweken en monsters van het water uit Danakil chemisch te analyseren om te proberen te begrijpen wat mogelijk zou kunnen overleven bij nucleair afval, ’ zei Moors.

Volgende zomer, de ExoMars Trace Gas Orbiter zal beginnen met een studie van spleetzones op Mars, die worden gekenmerkt door zoutafzettingen en oude magmasystemen en sterke overeenkomsten vertonen met de Afar-kloof die zich momenteel vormt tussen de vulkanen Erta Ale en Dallol. Om de komende missiewaarnemingen te ondersteunen, Daniel Mège van de Poolse Academie van Wetenschappen en Ernst Hauber van DLR voerden een voorstudie uit naar de structuur van hydrothermische systemen en namen bodemmonsters van enkele centimeters onder het oppervlak om het aanwezige microbiële leven te bepalen.

"We moeten onze bevindingen analyseren, maar sommige voorlopige resultaten zien er erg spannend uit, "zei Mège. "We hebben ook verkenningswerkzaamheden uitgevoerd voor een grondmagnetisch onderzoek volgend jaar, waarin we opdringerige magmatische activiteit in de kloof willen karakteriseren. We kijken ernaar uit om terug te keren in 2019."

Jani Radebaugh van de Brigham Young University, met Ralph Lorenz van het Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, gebruikte een draagbare digitale camera en 'kite-cam', een kite-lofted GoPro, om van afbeeldingen afgeleide Digital Elevation Models (DEM's) te maken op verschillende locaties in de playa's en andere regio's in de verte. Ze hebben 15 verschillende beelddatasets verzameld op verschillende locaties, die ze vervolgens vergelijken met RADAR-gegevens over de ruwheid van het terrein.

"Deze regio is absoluut spectaculair voor veldwerk vanuit een planetair perspectief, omdat er zoveel ongewone en extreme omgevingen zijn met sterke planetaire analogen, " zei Radebaugh. "De vergelijking van onze datasets die op de grond zijn verzameld met RADAR-beelden die vanuit de ruimte zijn genomen, die ruwheid op een andere manier kwantificeren, zal ons helpen gegevens van ruimtemissies over de ruwheid van oppervlakken op Titan en Mars te interpreteren."

David Vaz en Lourenço Bandeira van het Center for Earth and Space Research van de Universiteit van Coimbra onderzochten de vorm, ondergrondse geometrie en leeftijden van breuklijnen op een kloof ten zuiden van het meer van Afrera. Door te begrijpen hoe erosie deze vulkanische structuren in zeer droge omgevingen op aarde degradeert, kunnen ze vergelijkbare kenmerken op Mars interpreteren en erosiesnelheden afleiden in de geologische geschiedenis van de Rode Planeet.

Vaz zei:"Als je een aantal jaren achter een computer zit, kijken naar beelden van het oppervlak van Mars en proberen te begrijpen wat daar gebeurde, het is gemakkelijk om het gevoel voor schaal te verliezen. Naar het veld gaan, en door dingen met je eigen ogen te zien, krijg je een reëler perspectief op waar je mee te maken hebt. Om ons doel te bereiken om breuklijnen te gebruiken als paleo-omgevingsmarkeringen op Mars, het zou geweldig zijn om andere fouten te onderzoeken, met verschillende leeftijden en met verschillende staat van bewaring. Op deze reis, de geofysische instrumenten die een perspectief zouden moeten geven op de ondergrondse breukgeometrie werkten niet, maar dat is de prijs die we betalen als we in zulke afgelegen en moeilijke omstandigheden werken. We hopen terug te keren naar de site om verder onderzoek uit te voeren."

Felipe Gomez, Nuria Rodriguez en Beatriz Flores van CAB-INTA werkten aan de voorbereiding van de Danakil-site als een planetaire analoog voor het transnationale toegangsprogramma van Europlanet 2020 RI, die financiering verschaft aan onderzoekers om de site te bezoeken en experimenten uit te voeren.

"De diversiteit van het onderzoek dat door deze vijf teams is uitgevoerd, toont de veelzijdigheid van dit exotische landschap voor planetair onderzoek, " zei Gomez. "We hebben al interessante bevindingen gedaan over het behoud van organisch materiaal onder zulke zware omstandigheden, die belangrijke aanwijzingen geeft over de bewoonbaarheid van Mars. Elke wetenschapper kan nu een aanvraag indienen om planetaire experimenten uit te voeren in Danakil. We zijn benieuwd naar de resultaten!"

"Bij een bezoek aan Danakil, we hebben met opzet mensen uit verschillende delen van de wereld samengebracht om het delen van ideeën tussen instellingen aan te moedigen, landen en continentale grenzen, " zei Gian Gabriele Ori van de International Research School of Planetary Sciences in Pescara, die de expeditie leidde. "Doorgewinterde onderzoekers hebben zij aan zij gewerkt en hun ervaring gedeeld met jonge wetenschappers. Het was een zeer geslaagde reis."

De expeditie werd ondersteund door Monica Bufill en Daniela D'Alleva van de International Research School of Planetary Sciences in Pescara, Italië, Miruts Hagos van Mekelle University en Mikael Tamrat en Zablon Beyene van Zab Tours Ethiopia. Het team werd vergezeld door fotograaf, Alex Pritz.