Chroniques Martiennes : "The Face"

Par Jeff, équipe "SCI"

Le Boston Globe annoncait en 1985 la découverte d'un visage sur Mars ("a face on Mars!") par la mission Viking quelques dix ans plus tôt. Cette mission comprenait deux sondes dont l'instrumentation et la batterie d'expérience devait permettre de mettre en évidence les processus métaboliques d'une éventuelle forme de vie primitive. Les résultats de ces expérimentations ont semble til longtemps divisé la communauté scientifique. Les signes de processus métaboliques (échanges gazeux, oxydation de matériaux organiques, traces de dioxyde de carbone...) furent bel et bien constatés mais l'expérience qui consistait à détecter des molécules organiques ou une vie microbienne présentait des résultats uniformément négatifs.

Alors que durant les années soixante les sondes Mariner n'avaient cartographié qu'une portion restreinte de la surface de Mars, les deux sondes Viking prirent près de 60000 clichés de Mars et de ses satellites Phobos et Deimos. L'article du Boston Globe avançait que l'un d'entre eux dévoilait une curieuse structure dans la région de Cydonia-Mensae ( 40.9N, 9.45W ), un visage d' hominidé contemplant l'espace. La réaction officielle du JPL ( Jet Propulsion Laboratory ) ne se fit pas attendre : pour le centre de Passadena il ne sagit que dun jeu trompeur d'ombres et de lumières. Deux ingénieurs de la NASA (V. DiPietro & G. Molenaar) découvrirent quelques années plus tard un second cliché (frame 70A13) de ce que l'on appelait déjà "The Face", pris 35 jours après celui présenté par le Boston Globe (35A72). Tout deux montraient "The Face" en haute résolution (environs 50m/pixel) sous une lumière rasante d'après-midi Martien (éclairement NNO, entre 20° et 30° d'incidence). Aujourd'hui quatre clichés ont été identifiés dont l'un présente "The Face", en basse résolution malheureusement (250 m/pixel), éclairée sous la lumière du matin (NE).

Ces photographies suscitairent rapidement des bouffées spéculatives, la plupart autour du thème "vestiges et monuments d'une civilisation E.T. disparue". De nombreuses études de ces anomalies Martiennes ont été menées depuis (R. Hoagland, V. DiPietro & G. Molenaar, R. Pozos...) et une approche intéressante a été présentée en 1988 dans un article du Pr Mark Carlotto ("Digital Imagery Analysis of Unusual Martian Surface Features") publié dans la revue "Applied Optics".

Mark Carlotto appliquait à "The Face" une technique connue sous le nom de photoclinographie ou Shape-From-Shading (SFS) visant à reconstituer en 3D la topographie sous jaçente à partir des clichés haute résolution disponibles (35A72 et 70A13). Sans rentrer dans une présentation fastidieuse de ces techniques, il s'agit en gros de mailler le domaine d'intérêt puis de calculer le champs de gradient (les pentes) de la topographie i.e. d'orienter chaque facette du maillage de façon à ce que:

1) compte tenu de la direction d'éclairement, elle soit illuminée de façon cohérente avec l'intensité du pixel de l'image originale (hypothèse dun réflecteur Lambertien)
2) que son orientation soit compatible avec celle de ses voisines (contraintes d' intégrabilité ou de consistance du champs de gradient).

Un traitement préalable des clichés assez bruités consistait en un filtrage de Wiener...

L'UFOCOM (ndr: Jeff, tu es trop modeste!) a modifié ces algorithmes itératifs présentés par M. Carlotto pour les faire travailler simultanément sur les deux clichés 35A72 et 70A13 afin de pourvoir relâcher les contraintes imposées par le point n°2. La reconstitution volumique de la topographie s'opère à partir du champs de gradient au sens des moindres carrés (algorithme PCG ou preconditionned conjugate gradients) car ce dernier est, malgré la contrainte n°2, encore quelque peu inconsistant (i.e. en intégrant les pentes suivant deux chemins différents d'un point à un autre, on parvient à une altitude légèrement différente !). A l'issue de ces deux étapes on dispose enfin du relief de "The Face".

Pour valider le processus, on peut éclairer a posteriori ce relief produit par lalgorithme et s'assurer que l'on retrouve bien les clichés originaux vus depuis Viking. C'est indéniablement le cas comme en témoigne la figure 1, sous les conditions d'éclairement de 70A13 . Cette structure fait environ 415 mètres de haut sur 2.5 km et 2.0 km. La carte de couleur modifiée permet de distinguer les irrégularités de la partie droite de la structure (en partie plongée dans lombre sur le cliché 35A72, léclairement étant plus rasant).

Disposant de la topographie il est possible de simuler des vues 3D texturées depuis différents points d'observation. En voici un exemple :

L'impression visuelle d'un visage persiste ainsi sur une vaste gamme d'angles d'aspect mais, comme le reconnaît M. Carlotto, l'algorithme de SFS estime mal la partie droite du relief en partie plongée dans l'ombre portée (frame 35A72) de points plus élevés ou présentant des contrastes limités (frame 70A13).

L'étude se poursuit, en particulier la production d'images synthétiques sous d'autres conditions d'éclairement...Nous tentons également d'examiner les caractéristiques intrinsèques du relief (sans texture, ni éclairage...) et de tester sa symétricité autour ce qui pourrait être interprété comme une arrête nasale. Un complément à donner à tout cela pourrait être une étude géomorphologique de "The Face" menée à la lumière des objets et structures des alentours de cette région de l'orée des plaines du nord (Acidalia Planitia).

Peut on malgré tout évaluer la symétricité de cette structure? L'image synthétique suivante présente le résultat de l'éclairement du relief sous-jacent symétrisé par rapport à ce que l'on pourrait interprêter comme étant une arrête nasale.

Elle montre qu'à l'évidence, si la topographie était un tant soit peu symétrique, de larges portions ombragées devraient en fait émerger de l'ombre du cliché original et se trouver directement éclairées (les zones ombrées sont indiquées par les ellipses).Le relief est probablement fortement dissymétrique. On remarque au dessus de l'orbite gauche du cliché originel de "The Face" (70A13) une petite structure conique se prolongeant par un bras qui enjambe cette même orbite : celui ci est plongé dans l'ombre des "arcades sourcilières" sur le cliché 35A72, apparait légèrement sur 70A13 et plus nettement sur la partie droite de la symétrisation ensuite éclairée.

Jeff,
le 10 décembre 1997


LIENS

- Le Site du Dr Mark Carlotto - Le Site de Frédéric Pache (traductions françaises)


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