NG # 26 : CHRONIQUES MARTIENNES : Programmes spatiaux, terraformation, colonisation & « Avantages » de l'effet de serre

Chroniques martiennes

La planète Mars retient l’attention de toute la communauté scientifique depuis quelques temps. Ce regain d’intérêt s’intensifie d’années en années (Space X Aerospace, Mars One Project, Mars Society), puisqu’il est réellement question des futures colonisations de l’espace, qu’elles soient lunaire, martienne ou vénusienne. Une nouvelle conquête de l’espace ? Un nouvel eldorado ? Une nouvelle ruée vers l’or ? Une nouvelle catastrophe humaine ? Que sais-je ?

Néanmoins, les médias ne sont pas en reste sur le sujet, puisqu’il est même question (après avoir traqué et chassé des milliers d’exoplanètes), sur le long terme, de s’installer et de peupler l’espace proche et lointain, avec « Les 10 exoplanètes que vos descendants pourraient coloniser » (couverture du magazine Espace & Vie n°10, les cahiers d’espace & astrophysique du mois de novembre 2017) - Cf. Le Blog de DJ Miss Poebe :

Tau Ceti-e & Tau Ceti-f, systèmes : Kepler438-a, Kepler442-a, Kepler186-a, Kepler62-a, système Kapteyn-a, Wolf1061-c, Trappist-1 (système avec 7 planètes telluriques).

Par ailleurs, la sonde américaine InSight a atterri le lundi 26 novembre 2018 sur la planète rouge avec succès.

Programmes Mars Science Laboratory & Mars Experience Rover (MER)

Date : 2003 (début du programme)

Pays & organisme : USA, NASA

Mars Science Laboratory, c’est 4 principaux objectifs :

1. Déterminer si des conditions propices à la vie ont pu exister sur Mars.
2. Caractériser le climat de la planète.
3. Préciser sa géologie.
4. Préparer l’exploration humaine de la planète rouge.

D’un point de vue habitabilité, Mars Science Laboratory a sélectionné 8 axes de recherches :

1. Recenser les composés organiques présents à la surface de Mars et établir leur distribution ainsi que leur concentration.
2. Quantifier les éléments chimiques fondamentaux de la biochimie : carbone, oxygène, hydrogène, azote, phosphore, soufre.
3. Identifier d’éventuelles traces de processus biologiques.
4. Caractériser la composition de la surface martienne et des couches superficielles du sol, d’un point de vue minéralogique, isotopique, chimique.
5. Comprendre les processus de formation et d’altération des sols et des roches.
6. Déterminer le schéma de l’atmosphère sur les 4 derniers milliards d’années.
7. Etablir le cycle de l’eau et le cycle du carbone ainsi que la distribution actuelle de cette précieuse molécule et de ce fantastique atome (qui est le principe de base des hydrocarbures, donc de l’énergie) sur la planète rouge.
8. Mesurer le spectre large des radiations issues des rayons cosmiques, qui génèrent des protons énergétiques émis par les éruptions solaires (la planète Mars ne possède pas de champ magnétique donc elle est beaucoup plus exposée que la Terre aux météorites et aux rayons cosmiques, rayons qui sont extrêmement cancérigènes pour le corps humain).

Instruments utilisés : deux robots mobiles, appelés astromobiles, possédant des panneaux solaires,  pour étudier la géologie de la planète dont les objectifs ont été largement atteints avec le Rover Spirit et le Rover Opportunity :

RAPPEL :

• Durée moyenne du jour solaire martien (nommé « sol ») : 24h 37min 22s. martiennes soit 24h 39min 35s. terriennes.
• Orbite annuelle de Mars autour du soleil : 686 jours terriens soit 668 sols martiens.

Rover Spirit

En fonction : du 3 janvier 2004 au 22 mars 2010.

Une astromobile dédiée à l’exploration du Cratère Gusev, cratère d’impact météorite d’environ 170 kilomètres (km) de diamètre (Ø), qui aurait pu être un ancien lac. Engin conçu pour durer 90 jours martiens (soit 90 sols).

Objectif : Etude géologique de la planète d’une région jugée susceptible d’avoir été autrefois irriguée, nourrie par le lit d’un fleuve, dans le Cratère Gusev. L’astromobile s’est enlisée dans une dune fin 2009.

Rover Opportunity

En fonction : du 24 janvier 2004 à mars 2015.

Une astromobile dédiée à l’exploration de la plaine de Meridiani Planum dans la région d’Arabia Terra. Cet engin a été conçu pour fonctionner 90 sols. Après avoir parcouru 42 km, elle s’est arrêtée de fonctionner vers le Cratère Endeavour de 22 km de Ø (Cape York, Cape Tribulation & Cape Byron le 11/08/2011) et de 300 m de profondeur, situé dans la région de Meridiani Planum.

Objectif : Analyse des conditions les plus favorables au développement de la vie sur le sol martien vers le rocher Espérance en 2013.

Etude des phénomènes météorologiques :

Observer les nuages et caractériser les propriétés des couches de l’atmosphère martienne.

Etudier le bouclier thermique afin de protéger les engins spatiaux lors de l’entrée dans l’atmosphère.

Résultats :

• Découverte de plusieurs formations rocheuses qui résultent probablement de l’action de l’eau dans le passé, présence de billes d’oxyde de fer et silicates.
• Découverte le 6 janvier 2005, d’une météorite de fer Heat Shield Rock.
• Etude du Cratère Victoria entre 2006 et 2008.

Rover Curiosity

Date : entre le 25 novembre & le 18 décembre 2011 (lancement).

Arrivée sol martien : 6 août 2012.

Lieu : Cratère Gale, mesurant 154 km de Ø, possédant en son centre l’Aeolis Mons, un pic culminant à 5 000 mètres. Cratère d’impact créé il y a 3 milliards d’années.

Objectif : Exploration et analyse du sol martien.

Autres lieux d’exploration : Site de Glenelg, site de Yellowknife Bay (hypothèse d’un ancien lac ou d’un ancien delta aux eaux non acides), Mont Sharp.

Résultats :

• Aeolis Mons est une montagne pouvant être témoin de l’histoire géologique de Mars.
• Possible présence d’eau ayant coulé dans le passé. Si l’eau a coulé sur Mars, elle est concentrée dans les parties les plus basses.
• Présence de sulfates et d’argiles dans les parties les plus basses du pic.
• Présence de canyons au nord du mont central qui résultent de l’écoulement passé de l’eau.

La terraformation

« Terraformation » est un terme qui provient avant tout de l’univers de la Science-fiction.

En astronomie, exobiologie et exochimie, c’est la science qui étudie la transformation de l’environnement naturel d’une planète, d’un satellite naturel ou d’un corps céleste afin de le rendre habitable en réunissant les conditions de vie de types terrestres.

Le terme officiel en France est la « biosphérisation » : c’est la transformation de tout ou partie d’une planète, consistant à créer des conditions de vie semblables à celle de la biosphère terrestre en vue de reconstituer un environnement où l’être humain puisse habiter durablement.

Action primordiale : modification ou création d’une atmosphère de composition proche de celle de la Terre, composante essentielle au développement de la vie.

Les plus beaux exemples dans la fiction se retrouvent dans deux films très connus :

• Red Planet, film de SF datant de l’an 2000 mais pourtant d’actualité, réalisé par Antony Hoffman (USA), où d’ailleurs un des principaux personnages en a déjà ras le bol de cette planète rouge. Ici, la terraformation de la planète rouge a été un succès (présence d’air respirable pour l’être humain), mais en contrepartie, des insectes particulièrement féroces et destructeurs y ont évolué.
• Alien Covenant (Ridley Scott, USA, 2017), film dans lequel les personnages humains voyageurs de l’espace, s’apprêtent à la colonisation programmée d’une exoplanète, doivent disposer de leur kit de terraformation. Mais, en définitive, pas besoin de kit de terraformation, quand on s’arrête en chemin, par fainéantise, paresse et impatience (merci « estre humain », conquérant de demain, ça commence bien !) sur une planète où il se trouve qu’il y a déjà présence d’une agriculture, mais en contrepartie, elle est habitée par des Prédaliens particulièrement féroces et destructeurs (Cf. la Saga Alien), tout comme les « estres humains » (y compris leur fameuse IA, Cf. Real Humans : 100% humains, série suédoise de SF créée par Lars Lundström, 2012/14) !
• Dans Terraformars série manga seinen de SF, diffusée depuis 2011, japanimation ultraviolente (version non censurée), réalisée par Hiroshi Himasaki, proposant un contexte martien ultra-agressif, où la planète rouge n’a rien d’un havre de paix !

Pour revenir à la réalité, chaque planète candidate à la terraformation présente des conditions qui lui sont propres, rendant le processus spécifique pour chacune d’entre elles. Les principales études menées sur la terraformation concernent la planète Mars.

Autres études menées sur d’autres planètes : Vénus, Europe (satellite de Jupiter) et Titan (satellite de Saturne).

En 1961, Carl Sagan proposa la terraformation de Vénus.

Procédé : algues injectées dans son atmosphère.

Vénus : θ° = 460°C, molécules : CO2, H2O (sous forme de vapeur) è gaz à effet de serre.

Action des algues :

Les algues produisent de l’oxygène (O2) grâce à la photosynthèse ainsi que du carbone minéral. La diminution du dioxyde de carbone (CO2) entraîne un refroidissement et la condensation de la vapeur d’eau. Mais le carbone reforme du CO2 entraînant de très fortes températures.

Aujourd’hui, la terraformation est considérée comme une possibilité dont la conséquence serait la colonisation humaine. La terraformation de Mars est un sujet des plus sérieux, dont les principaux acteurs est la Mars Society.

La terraformation de la planète Mars

Etat des lieux : points de similitude avec la planète Terre :

• Vitesse de rotation
• Inclinaison de l’orbite
• Aspect de la surface
• Saisons à peu près équivalentes à la Terre.

Points de divergence :

• Composition du sol martien : 45% de silicates (SiO2) et 15% d’oxyde de fer (Fe2O3).
• Climat martien : non favorable ; θ° moyenne : -60°C.
• Gravité faible : conséquence sur le corps humain : relâchement et perte de contrôle musculaire (activité physique importante nécessaire pour éviter l’atrophie).
• Absence de champ magnétique : bombardement de rayons cosmiques et ultraviolets entraînant un effet létal chez l’Homme.

La terraformation de la planète Mars est un processus hypothétique par lequel le climat, la surface et les propriétés actuelles de la planète pourraient être délibérément modifiés, afin de la rendre habitable pour les humains et pour toute autre forme de vie terrestre. La terraformation permettrait la colonisation sécurisée et durable de grandes régions de la planète rouge.

Les capacités de modification du climat terrestre par l’activité humaine pourraient être appliquées à la planète Mars.

Dans le domaine de la Science-fiction, la terraformation d’une planète apparaît clairement comme une conséquence économique de l’activité (souvent industrielle) humaine ou comme une nécessité démographique, la sauvegarde de la race humaine :

•  Augmentation de la demande de ressources et c’est ce qui est dit au sein des médias en ce moment (Cf. dérèglement démographique de la planète ? Manipulation de la population ?) ;
• Phénomènes climatiques de grande ampleur engendrant des dégâts humains (notion de réfugiés climatiques) et matériels (constructions) ;
• Arrivée et/ou invasions extra-terrestres en tous genres ;
• Potentielles chutes de météorites géo-croiseurs de taille conséquente.
• Tourisme spatial.

Bref récapitulatif de la composition de la surface et de l’atmosphère martiennes :

• Pergélisol (permafrost) situé aux pôles, mélange de glace sèche (CO2 gelé).
• Eau (H2O) détectée en 2009 par la sonde Mars Orbiter Reconnaissance.
• Sublimation du CO2 des pôles durant l’été martien créant des résidus de H2O.
• Présence d’oxygène (O2) à l’état de traces.
• Présence d’oxyde de fer : en grande quantité et de nitrates en sous-sol.
• Présence de perchlorate (générateur d’oxygène).
• Pas d’activité géologique, pas de champ magnétique.

Données météorologiques :

Vitesse des vents aux pôles : 400 km/h.

Evénement saisonnier à la surface de Mars, transportant une grande quantité de poussières et de vapeur d’eau dans l’atmosphère, donnant naissance à des cirrus (nuages présents dans l’atmosphère terrestre, entre 5 000 et 14 000 mètres d’altitude), nuages formés de cristaux de glace, en forme de filaments blancs, n’entraînant pas de précipitations. Les cirrus qui sont également présents sur Jupiter, Saturne et Uranus, (dont certains sont composés d’ammoniac ou de méthane glacé) sont similaires à ceux présents sur Terre.

Changements nécessaires afin que la planète Mars soit habitable :

• Reconstitution de l’atmosphère

Sur Mars, l’atmosphère est composée : 95% de dioxyde de carbone (CO2), 3% d’azote (N), 1,6% d’argon (Ar), traces d’eau (H2O) et de dioxygène (O2), traces de méthane (CH4).

• Augmentation des températures

Ajout de H20 + chaleur (effet de serre) : création d’un environnement propice à la vie sur Mars.

Changement de climat de la planète :

Le dioxyde de carbone (CO2) des pôles se subliment dans l’atmosphère pour réchauffer la planète. Les forts courants atmosphériques générés par le déplacement des gaz créeraient de grandes tempêtes de poussières, qui contribueraient à réchauffer directement la planète (par absorption des radiations solaires).

La température de Mars pourrait alors être suffisamment élevée pour que le CO2 ne se solidifie pas aux pôles, mais l’eau liquide ne serait pas encore présente à cause d’une pression trop faible. Après la fin des forts tourbillons de poussières, la planète, plus chaude, pourrait probablement être habitable pour certaines formes de vie terrestre.

Certaines algues et bactéries capables de vivre en Antarctique pourraient probablement être utilisées : injection, prolifération dans un environnement sans compétition, à haute radiation et à fort niveau de CO2.

• Importation d’eau (H2O)

Eau provenant de la glace des astéroïdes ou de celle des lunes joviennes (69 satellites naturels dont les 4 plus grands : Io, Europe, Ganymède et Callisto. Confère le Programme Spacewatch ).

Pour obtenir de l’eau (H2O) et du dioxyde de carbone (CO2) :

CH4 + 4 FeO3 + è CO2 + 2 H2O + 8 FeO

Cette réaction est déclenchée par l’action de la chaleur ou par les radiations (UV) sur Mars.

• Importation d’Hydrogène (H)

Favorise les modifications atmosphériques et hydrosphériques. Production de chaleur, d’H2O, de graphite, de méthane et d’autres hydrocarbures.

• Importation de méthane

Molécule présente sur Titan. Diffusion du méthane dans l’atmosphère martienne entraînant un effet de serre et une augmentation significative de la pression atmosphérique.

Les « avantages » de l’effet de serre !

C’est un mécanisme qui provoque l’échauffement de la surface et de la basse atmosphère d’une planète ou d’un satellite. La surface, chauffée par l’absorption de la lumière visible solaire, rayonne dans l’infrarouge. Si ce rayonnement est lui aussi absorbé par le gaz de la basse atmosphère, celle-ci s’échauffe à son tour, ce qui augmente encore la température de surface, et le mécanisme s’amplifie. Le gaz carbonique et la vapeur d’eau, qui possèdent un spectre infrarouge intense, sont des gaz à effet de serre particulièrement actifs.

Réchauffer l’atmosphère de Mars

L’augmentation de la température de Mars est le point crucial de la terraformation de la planète. L’augmentation de l’effet de serre donnera une impulsion au processus, qui s’amplifiera ensuite de lui-même. Concernant la planète rouge, une impulsion initiale de 4°C pourrait s’avérer être suffisante.

A voir également documentaire ARTE : « Planète Mars, suivez le guide », documentaire qui s’attache à dépeindre un atlas complet de la planète rouge en vous invitant à être le voyageur spatial d’un futur très proche.

A suivre : « NEWS GALACTIQUES » : Coloniser l’espace : encore un film de SF, j’espère qu’il sera bon !

Sources : internet, TV, presse spécialisée, presse quotidienne

Phoebe : « Ouvre ton esprit & observe l’Univers