Danakil-depressionen i Etiopien är en spektakulär, fientlig miljö som kan likna förhållanden på Mars och Titan – såväl som på platser som innehåller kärnavfall. Från 20-28 januari 2018, fem team av forskare och mer än 30 stödpersonal besökte två platser i regionen för att studera mikrobiologin, geologi och kemi vid den hydrotermiska hällen i Dallol och den salthaltiga sjön Afrera.

Forskningsresan stöddes av den EU-finansierade Europlanet 2020 Research Infrastructure (RI), som har organiserat en rad fältkampanjer under de senaste två åren för att karakterisera platsen som en analog för andra planetytor och för astrobiologiska studier.

Dallol är en unikt fientlig plats för livet på grund av kombinationen av dess extrema salthalt, hög temperatur, och surhet. Det är en av de hetaste platserna på jorden, på mer än 100 meter under havsytan. uppströmmande vatten, rik på många olika salter och uppvärmd av magma nära ytan, bildar ljusa färger, mycket sura pooler. Giftiga gaser, inklusive klor och svavelånga, hänga i luften.

Karen Olsson-Francis och Vincent Rennie från Öppna universitetet studerar hur mikrobiologi påverkas av variation i de fysikaliska och kemiska förhållandena vid Dallol, och där fickor av beboelighet kan finnas. De fokuserade på två kanaler med mycket sura, saltvatten med temperaturer från 40 till 70 grader Celsius. Paret gjorde mätningar på plats och samlade in prover för vidare analys i laboratoriet.

"Våra första fynd visade att mikrober kan vara närvarande, trots den extrema salthalten och surheten, " sa Rennie. Teamet kommer nu att genomföra ytterligare geologiska och mikrobiell analys under de kommande månaderna och hoppas att ha preliminära resultat av utflödeskanalstudien i början av september.

Hugo Moors och Mieke De Craen från SCK•CEN studerade också mikrobiologi i samband med geologin och vattnets kemi på ett antal platser, och framgångsrikt testat en rad nya provtagningstekniker och provkonserveringssystem. Förutom deras astrobiologiska forskning relaterad till exoplaneter, paret använder Danakil som en analog för kärnavfall.

"De extrema förhållandena i Danakil-depressionen kan likna några av de tillstånd som uppstår vid slutförvaring av avfall från kärnreaktorer. Vi kommer nu att försöka odla mikrober och kemiskt analysera prover av vattnet från Danakil för att försöka förstå vad som kan överleva i kärnavfall, sa morerna.

Nästa sommar, ExoMars Trace Gas Orbiter kommer att påbörja en studie av sprickzoner på Mars, som kännetecknas av saltavlagringar och uråldriga magmasystem och har starka likheter med den Afar-spricka som för närvarande bildas mellan vulkanerna Erta Ale och Dallol. För att stödja observationerna av det kommande uppdraget, Daniel Mège från den polska vetenskapsakademin och Ernst Hauber från DLR genomförde en preliminär studie av strukturen hos hydrotermiska system och tog jordprover från flera centimeter under ytan för att bestämma det mikrobiska livet som finns.

"Vi måste analysera våra resultat, men några av de preliminära resultaten ser väldigt spännande ut, " sa Mège. "Vi har också utfört spaningsarbete för en markmagnetisk undersökning nästa år, där vi syftar till att karakterisera påträngande magmatisk aktivitet i sprickan. Vi ser fram emot att återvända 2019."

Jani Radebaugh från Brigham Young University, med Ralph Lorenz från Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, använde en handhållen digitalkamera och 'kite-cam', en kite-lofts GoPro, att skapa bildhärledda digitala höjdmodeller (DEM) på en mängd olika platser över playas och andra regioner i Afar. De har samlat 15 olika bilddatauppsättningar på en mängd olika platser, som de sedan kommer att jämföra med RADAR-data om terrängens ojämnhet.

"Denna region är helt spektakulär för fältarbete ur ett planetperspektiv, eftersom det finns så många ovanliga och extrema miljöer som har starka planetariska analoger, ", sa Radebaugh. "Jämförelsen av våra datauppsättningar samlade på marken med RADAR-bilder tagna från rymden, som kvantifierar grovhet på ett annat sätt, kommer att hjälpa oss att tolka data från rymduppdrag om ojämnheten hos ytorna på Titan och Mars."

David Vaz och Lourenço Bandeira från Center for Earth and Space Research vid University of Coimbra undersökte formen, geometri under ytan och åldrar av förkastningsbränder på en spricka som ligger söder om sjön Afrera. Att förstå hur erosion bryter ned dessa vulkaniska strukturer i mycket torra miljöer på jorden kommer att göra det möjligt för dem att tolka liknande egenskaper på Mars och härleda erosionshastigheter genom hela den röda planetens geologiska historia.

Vaz sa:"När du tillbringar flera år vid en dator, tittar på bilder från Mars yta och försöker förstå vad som hände där, det är lätt att tappa känslan för skala. Gå till fältet, och att faktiskt se saker med egna ögon ger dig ett mer verkligt perspektiv på vad du har att göra med. För att uppnå vårt syfte att använda förkastningar som paleo-miljömarkörer på Mars, det skulle vara bra att undersöka andra fel, med olika åldrar och med olika bevarandetillstånd. På denna resa, de geofysiska instrumenten som skulle ge ett perspektiv på den underjordiska förkastningsgeometrin fungerade inte, men det är priset vi betalar när vi arbetar under så avlägsna och svåra förhållanden. Vi hoppas kunna återvända till platsen för att genomföra ytterligare studier."

Felipe Gomez, Nuria Rodriguez och Beatriz Flores från CAB-INTA arbetade med förberedelserna av Danakil-platsen som en planetarisk analog för Europlanet 2020 RI:s transnationella åtkomstprogram, som ger finansiering för forskare att besöka platsen och genomföra experiment.

"Mångfalden i forskningen som utförs av dessa fem team visar mångsidigheten i detta exotiska landskap för planetarisk forskning, ", sa Gomez. "Vi har redan haft intressanta fynd om bevarandet av organiskt material under så hårda förhållanden, som ger viktiga ledtrådar om Mars beboelighet. Vilken forskare som helst kan nu ansöka om att utföra planetariska experiment vid Danakil. Vi ser fram emot att se resultatet!"

"När jag besökte Danakil, vi har medvetet sammanfört människor från olika delar av världen för att uppmuntra utbyte av idéer mellan institutioner, länder och kontinentala gränser, " sa Gian Gabriele Ori från International Research School of Planetary Sciences i Pescara, som ledde expeditionen. "Erfarna forskare har arbetat sida vid sida och delat sina erfarenheter med unga forskare. Det har varit en mycket lyckad resa."

Expeditionen stöddes av Monica Bufill och Daniela D'Alleva från International Research School of Planetary Sciences i Pescara, Italien, Miruts Hagos från Mekelle University och Mikael Tamrat och Zablon Beyene från Zab Tours Etiopien. Teamet åtföljdes av fotograf, Alex Pritz.