La terraformation de Mars
Publié par Publication le 01/08/2004 à 19:35
Comment augmenter la température régnant à la surface de Mars, l'épaisseur de son atmosphère et sa composition afin d'y permettre la vie?

Un élément clef: l'effet de serre

Comme dit précédemment, une atmosphère très ténue, environ 100 fois moins dense que celle de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre...), entoure la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en...) Mars. Cette atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) est principalement constituée de dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone, communément appelé gaz carbonique ou anhydride carbonique, est un composé chimique composé d'un atome de carbone et de deux atomes d'oxygène et dont la formule brute est : CO2....), d'un peu d'azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de numéro atomique 7. Dans le langage courant, l'azote...) et d'argon, et de traces (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de certification et de notification basé sur internet sous la responsabilité de la Commission européenne dans le cadre...) d'autres composés. Ces caractéristiques ont deux conséquences importantes. D'une part, l'atmosphère ne peut engendrer un effet de serre (L'effet de serre est un processus naturel qui, pour une absorption donnée d'énergie électromagnétique, provenant du Soleil (dans le cas des corps du système solaire) ou...) important et se refroidit donc rapidement la nuit, bien au-dessous de 0°C. Le dioxyde de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) lui-même gèle aux latitudes élevées, engendrant des calottes polaires dont l'extension est variable (En mathématiques et en logique, une variable est représentée par un symbole. Elle est utilisée pour marquer un rôle dans une formule, un prédicat ou un...) selon la saison (La saison est une période de l'année qui observe une relative constance du climat et de la température. D'une durée d'environ trois mois (voir le tableau Solstice et...). Il en résulte des changements très importants de la pression atmosphérique (La pression atmosphérique est la pression de l'air en un point quelconque d'une atmosphère.) globale, qui peut descendre au-dessous de 7 millibars. Ces variations de pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) engendrent des tempêtes de sable (Le sable, ou arène, est une roche sédimentaire meuble, constituée de petites particules provenant de la désagrégation d'autres roches dont la dimension est comprise entre 0,063 et 2 mm.) qui balaient la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...) martienne. D'autre part, l'atmosphère est trop fine pour arrêter les particules et le rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) énergétique venant du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine jaune, et...). Ceux-ci arrivent à la surface et empêchent l'édification de composés formés de molécules complexes.

Deux facteurs importants entrent en jeu pour rendre Mars habitable:
- La pression atmosphérique
- La température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante,...) à la surface

On suppose qu'un réchauffement artificiel de Mars (qui ne serait pas obligatoirement important, quelques degrés seulement), aurait pour conséquence la libération dans l'atmosphère du CO2 contenu dans des réservoirs naturels du sol. Cela augmenterait l'effet de serre (Une serre est une structure généralement close destinée à la production agricole. Elle vise à soustraire aux éléments climatiques les cultures produites pour l'alimentation ou...), donc la température martienne, et un effet boule de neige (La neige est une forme de précipitation, constituée de glace cristallisée et agglomérée en flocons pouvant être ramifiés d'une infinité de façons. Puisque les...) se mettrait en place. Une augmentation de la température martienne engendrerait la fonte des pôles et par la même la création d'océans qui pourraient permettre la vie (La vie est le nom donné :), et une atmosphère rendant la planète habitable car la protégeant des radiations solaires... Des études très poussées, menées notamment par Robert Zubrin (un scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes...) convaincu de la possible terraformation (Issue de la science-fiction, la terraformation est devenue une science étudiant la transformation de l'environnement naturel d'une planète, d'une lune ou d'un autre corps, afin d'y réunir les conditions...) de Mars) ont conclu qu'une hausse de 4°C suffirait pour initier le processus.

Dans ce qui va suivre, nous allons examiner le potentiel des différents schémas proposés pour produire le réchauffement initial déclencheur (En programmation procédurale, un déclencheur (trigger en anglais) est un dispositif logiciel qui provoque un traitement particulier en fonction...) du processus, comme des miroirs en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) stationnaire, l'importation de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend à occuper tout le...) de type "chlorofluorocarbones" (appelés communément "CFC") aux hauts pouvoirs à effet de serre, ou encore la production artificielle sur Mars de ces halocarbones.

Utilisation de miroirs en orbite martienne

Si cette hypothèse est retenue, elle nécessitera la mise en orbite à 200 000 km d'altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et biogéographique qui explique la répartition de la...) de miroirs de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la...) supérieur à 100 km. C'est le minimum requis pour vaporiser le CO2 contenu dans les calottes glaciaires du pôle Sud (Le pôle Sud est le point le plus au sud de la surface de la Terre, diamétralement opposé au pôle Nord. Il est situé sur le continent Antarctique.) martien (Martien est un nom générique qui désigne plusieurs types de créatures imaginaires censées vivre sur mars. Selon la version la plus répandue, les martiens, également nommés...), car en effet les glaces polaires de Mars contiennent beaucoup de ce gaz dense, composant une grande partie de l'atmosphère, actuellement sous forme solide ou emprisonnée. La chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) provoquée par la mise en place de miroirs irradiant intensément la planète et agissant ainsi comme un "deuxième soleil" pourrait libérer ce gaz dans l'atmosphère et par là même augmenter l'effet de serre de Mars. Construit à partir de matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) légers comme l'aluminium (L'aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro atomique 13. C’est un élément important sur la Terre avec 1,5 % de la masse totale.), chaque miroir (Un miroir est un objet possédant une surface suffisamment polie pour qu'une image s'y forme par réflexion et conçu à cet effet. C'est souvent une couche métallique fine, qui, pour être...) pèsera au minimum 200 000 tonnes, et la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de...) de métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des cations et former des liaisons métalliques ainsi que des liaisons...) requis pour en produire un sera colossale: une telle masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et...) d'aluminium correspond à la totalité de la production mondiale d'aluminium sur 5 jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit...). Le miroir illuminerait le pôle Sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) selon un angle (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts apparentés.) faible et apparaîtrait dans la zone du ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) opposée au Soleil.

Une telle expérience a déjà été étudiée sur Terre, mais dans des proportions moindres, bien évidemment. Le premier miroir de l'espace a été testé par les Russes en orbite terrestre (Une orbite terrestre est une orbite située autour de la Terre. La Lune, le seul satellite naturel de la Terre, est située sur une orbite terrestre. Les satellites artificiels sont placés en orbite terrestre et les sondes...), et mesurait 20 mètres de diamètre (projet Znamia).

Le miroir Znamia, un miroir de ce type pourrait servir pour rechauffer Mars:


Vue d'artiste (Est communément appelée artiste toute personne exerçant l'un des métiers ou activités suivantes :), le miroir renvoie la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm...) du soleil vers Mars:

Utilisation des gaz à effet de serre

Nous savons que l'atmosphère terrestre est un mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat de l'opération est une préparation aussi appelée...) complexe de gaz qui retiennent la chaleur du Soleil près de la surface de la Terre, un peu comme les vitres d'une serre captent la chaleur des rayons du soleil. Les principaux gaz à effet de serre sont la vapeur () d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.), le dioxyde de carbone, le méthane (Le méthane est un hydrocarbure de formule brute CH4. C'est le plus simple composé de la famille des alcanes. C'est un gaz que l'on trouve à l'état naturel...), l'oxyde (Un oxyde est un composé de l'oxygène avec un élément moins électronégatif, c'est-à-dire tous sauf le fluor. Oxyde désigne également l'ion...) nitreux, l'ozone (L’ozone (ou trioxygène) est un composé chimique comportant 3 atomes d’oxygène (O3). Sa structure est une résonance entre trois états....) et les halo carbures. Ces gaz à "effet de serre" empêchent la chaleur du soleil de s'échapper, en fait ils absorbent les radiations infrarouges réfléchis par la planète, si bien que la quantité d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) reçue est plus importante que la quantité d'énergie renvoyée. Les gaz peuvent être plus ou moins absorbeurs D'I.R comme nous le verrons par la suite. par exemple, la température sur Terre baisserait de 33 degrés à -18 degrés, une température trop froide pour la vie telle que nous la connaissons, si il n'y avait aucun gaz a effet de serre dans son atmosphère.

Le CO2 n'est pas le seul gaz responsable de l'effet de serre, il n'a même qu'une contribution relativement faible sur Terre.

Les chlorofluorocarbones (ou CFC) induisent un effet de serre, à nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de molécules égaux, dix mille fois plus important que le CO2. D'où l'idée d'introduire de manière artificielle des CFC dans l'atmosphère martienne, d'autant plus que les CFC ont une longue durée de vie (une centaine d'années) et ne sont pas toxiques. Des études ont été menées dans les domaines des infrarouges, où le CO2 a un faible pouvoir réflecteur, et ont montré qu'une introduction de faibles quantités de CFC (10ppm -parties par million-) entraînera une hausse de température de 30°C, et que toute autre hausse supérieure à 30°C aurait à moyen terme un effet contraire, car les pertes de chaleur seraient alors plus importantes que le gain créé.

Mais malheureusement les CFC n'apprécient pas l'atmosphère martienne: les radiations Ultra (ULTra (pour (en)« Urban Light Transport ») est un système de transport individuel de type Personal Rapid Transit (PRT), autrement dit un moyen de transport automatique collectif léger...) Violet (Le violet est une couleur, composée d'un mélange de bleu (environ 50% de luminosité) et de rouge (environ 25% de luminosité) en synthèse additive, et d'un mélange de magenta (environ 100%) et de cyan (environ 50%) en synthèse...), énergétiques avec leur longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa...) d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière. Une onde transporte aussi...) comprise 200 et 300 nm, cassent les liaisons C-Cl présentes dans les molécules et ne sont pas stoppées aussi aisément que sur Terre par une couche d'ozone (O3) protectrice. Les molécules CFC typiques n'auraient plus qu'une durée de vie de quelques heures! Une solution serait d'utiliser des Perfluorocarbones, inertes et donc insensibles ou très peu aux U.V., mais dont le pouvoir réflecteur est encore inconnu.

Gaz (Durée de séjour approximative dans l'atmosphère):
Dioxyde de carbone (100 ans)
Méthane (12 ans)
Protoxyde d'azote (120 ans)
Halo carbures (jusqu'à 50.000 ans)

Formule du Perfluorocarbures: CnF2n+2
Formule du Hydrofluorocarbures: CnHmFp

Réduction de l'albédo (pouvoir réfléchissant) des calottes polaires

L'albédo d'un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une...) représente sa capacité à renvoyer l'énergie. Il est égal au rapport: A = énergie renvoyée / énergie reçue

Ainsi, un corps ayant un albédo de 0 absorbe toute l'énergie reçue et ne restitue rien, l'albédo étant un rapport, sa valeur maximale est 1.

L'albédo des calottes martiennes a été évalué à 0,77. Sagan estime qu'en 100 ans on peut dégazer (vaporiser) ces dernières rien qu'en abaissant leur albédo à 0,73. En effet, en diminuant l'albédo, on augmente l'énergie absorbée donc la chaleur du corps. On pourrait par exemple noircir les glaces polaires à l'aide de couches de poussière. Mais même avec la quantité estimée (La quantité estimée est une notion, introduite par des directives de la CEE, concernant l'harmonisation (rapprochement des législations) et le marquage des produits préemballés des états membres (en volume ou en masse).) de poussière nécessaire à l'opération, la stabilité des couches soumises au fort vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface d'une planète. Les vents les plus violents connus ont lieu sur Neptune et sur Saturne. Il est essentiel à tous les...) martien est compromise.

Surfaces (Albédo en %):
Neige (90%)
Glaces de mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.) (60% à 85%)
Déserts sableux (30% à 50%)
Végétation (10% à 25%)
Sol nu ou roches (10% à 20%)
Forêts (10% à 15%)
Mer calme (5% à 10%)

La quête de l'eau

Cette étape est de loin la plus longue et délicate: elle consiste à remettre en marche (La marche (le pléonasme marche à pied est également souvent utilisé) est un mode de locomotion naturel. Il consiste en un déplacement en appui alternatif sur les jambes, en position debout et en ayant toujours au...) l'hydrosphère (L'hydrosphère est, de façon générale, l'enveloppe externe d'une planète ou d'un satellite qui regroupe l'eau sous ses états liquide, solide ou gazeux.) martienne, initiant le cycle de transfert de l'eau entre le sol et le ciel. L'eau n'est certes pas présente sur Mars à l'état liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.), mais on en trouve de grosses quantités dans les calottes polaires (peut être 5.10e15 tonnes) et dans le sous-sol de la planète (sous forme de permafrost ou de pergélisol, c'est à dire un sol gelé en permanence du fait de la température extrêmement basse). L'objectif est de vaporiser cette eau, afin d'enclencher le cycle des pluies: dès lors, des lacs, des fleuves et des océans se formeraient sur Mars, l'eau empruntant les grands canyons martiens. Les grandes plaines du Nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.), dont l'altitude moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils étaient tous identiques...) culmine à 2000 mètres au dessous du niveau moyen, se transformeraient en un gigantesque océan (Océans stylisé Ωcéans est un documentaire français réalisé par Jacques Perrin et Jacques Cluzaud dont le tournage a commencé en 2004 et...), tandis que l'hémisphère sud (L'hémisphère sud ou hémisphère austral est la moitié du globe terrestre qui s'étend entre l'équateur et le pôle Sud. En astronomie, ce terme désigne la partie du ciel...) renfermera de multiples mers intérieures.

Projets loufoques...

Bien d'idées ont été proposées, beaucoup extrêmement farfelues. Citons notamment un projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...) d'explosions nucléaires à la chaîne (Le mot chaîne peut avoir plusieurs significations :) visant à dégazer le régolite martien et à réveiller les volcans éteints, ou encore celui visant à transformer le satellite (Satellite peut faire référence à :) de Mars Phobos en micro étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche de la Terre.). Et puis comme le but est de réchauffer Mars, pourquoi ne pas la bombarder d'astéroïdes pour rapprocher son orbite du Soleil ?

Phobos, satellite de Mars:

Le résultat escompté

Après toutes ces transformations, Mars aura bien évolué: elle sera une planète non plus rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) mais bleue, et aura une atmosphère suffisamment dense pour réaliser un effet de serre et arrêter les U.V. solaires.



Sa température serait légèrement positive. Mais malgré tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.), il n'y aurait toujours pas d'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.) dans l'atmosphère, donc la présence humaine, même si elle pourra se faire sans combinaisons spéciales, sera cautionnée par l'emploi de masques respiratoires. Mais malgré tout, l'ecopoïesis est devenue possible.

L'implantation d'êtres vivants ou Ecopoïesis

Cette mise en place possible de la vie à la surface de Mars (grâce à la présence d'une température supérieure à 0°C et de CO2) va permettre grâce à des organismes vivants judicieusement choisis, une production d'un gaz vital pour les hommes: le dioxygène (Le dioxygène est une molécule composée de deux atomes d'oxygène, notée O2, qui est à l'état de gaz aux conditions normales de pression et de température.). Il faut faire appel à des organismes anaérobies (qui peuvent se développer en absence de dioxygène), mais de plus résistants à des conditions extrêmes: acidité et salinité élevées par exemple. Citons notamment les Cyanobactéries, qui produisent du dioxygène à partir du CO2 ambiant...

Exemples d'organismes utilisés:

- Deinococcus Radiodurans
Deinococcus Radiodurans est une bactérie hétérotrophique (qui ne peut produire sa propre matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état...) organique) possédant une résistance impressionnante aux UV et aux radiations ionisantes, grâce à sa structure cellulaire sur plusieurs couches et son système de réparation de l'ADN très perfectionné. Deinococcus Radiodurans est même quelquefois retrouvée dans les eaux de refroidissement des réacteurs nucléaires.




- Chroococcidiopsis
Chroococcidiopsis est une bactérie de type "cyanobactérie", capable de survivre dans un large champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) de conditions extrêmes: aridité continue, salinité élevée, températures très basses ou très hautes... Dans les milieux les plus hostiles, il est probable que seule cette bactérie puisse survivre. Elle est relativement commune dans les régions désertiques et sèches, et vit dans des petites coquilles protectrices et transparentes qui agissent à la fois comme cage à moisissures et à UV.

La finalité: un développement possible d'une flore puis d'une faune

Petit à petit, l'atmosphère deviendrait respirable pour les petits végétaux, comme les algues, les mousses ou les lichens. Ceux-ci feraient double usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.): ils serviraient de ressources renouvelables en oxygène, et de nourriture pour les futurs (Futurs est une collection de science-fiction des Éditions de l'Aurore.) colons. Une fois ces végétaux introduits avec succès, le taux d'oxygène de l'atmosphère augmenterait encore jusqu'à un point (Graphie) acceptable pour les végétaux "lourds", comme les arbres. Le taux d'oxygène subirait alors une nouvelle hausse progressive, qui serait combinée par l'ajout d'un gaz inerte (Inerte est l'état de faire peu ou rien.) tel que l'azote dans l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de pressuriser les...) martien en vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) de diminuer le taux de C02. A partir de là, la vie animale deviendrait possible sur la planète terraformée, c'est à dire sur une planète ou les conditions physiques et chimiques sont équivalentes à celles de la Terre par l'action de l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par...).

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