Terraformation de Mars - Définition

Introduction

Vue d'artiste du processus de terraformation de Mars; l'apparence finale de la planète est basée sur les données du Mars Global Surveyor.

La terraformation de Mars est le processus hypothétique par lequel le climat, la surface, et les propriétés actuelles de Mars pourraient être délibérément modifiées afin de rendre la planète habitable pour les humains et toutes autres vies terrestres. Ce procédé permettant la colonisation sécurisée et durable de grandes régions de la planète.

Basé sur l'exemple de la Terre, l'environnement de la planète pourrait être altéré délibérément; cependant la faisabilité de créer une biosphère planétaire est indéterminée. Plusieurs des méthodes décrites ci-dessous pourraient être à la portée des capacités technologiques de l'humanité, mais les ressources économiques nécessaires à leur mise en place technique sont encore hors de portée.

Les raisons de la terraformation

La science fiction propose plusieurs théories sur les futures causes d'une colonisation de Mars. On retrouve entre autres la hausse de la demande en ressources, une catastrophe remettant en cause l'avenir de la terre, l'arrivée d'extraterrestres ou le tourisme spatial.

Grâce à la terraformation, l'humanité pourrait rendre Mars habitable. Mars pourrait alors se trouver dans la zone habitable autour du soleil, donnant à l'humanité quelques milliers d'années supplémentaires pour développer des technologies spatiales plus performantes qui autoriseraient la colonisation du bord extérieur du système solaire par l'humanité, avant que Mars ne devienne à son tour inhabitable du fait de l'augmentation de la chaleur solaire (déplacement de la zone habitable entourant le Soleil, cf. Habitabilité d'une planète).^{[réf. souhaitée]}

Changements nécessaires

Terraformer Mars entraînerait deux changements majeurs et entrelacés: "reconstruction" de l'atmosphère et élévation de sa température. L'atmosphère de Mars est relativement fine et par conséquent la pression à la surface est de 0.6 kPa, par rapport aux 101.3 kPa terrestres. L'atmosphère de Mars se compose de 95% de dioxyde de carbone (CO₂), 3% d'azote, 1.6% d'argon,et contient des traces d'oxygène, d'eau, et de méthane. Puisque son atmosphère est principalement composée de CO₂, un gaz à effet de serre connu, dès que l'atmosphère se réchauffe, plus de CO₂ se répand dans l'atmosphère depuis les pôles, s'ajoutant à l'effet de serre. Ceci signifie que ces deux mécanismes, reconstituer l'atmosphère et la réchauffer, s'amplifieraient l'un et l'autre, ce qui favoriserait la terraformation. Toutefois, à plus grande échelle, la maîtrise de certaines techniques devrait être nécessaire pour rendre ces théories valides.

Reconstruire l'atmosphère

Une vision d'artiste de Mars terraformé centré sur Valles Marineris. Tharsis est visible sur le côté gauche.

Le principal moyen de reconstituer l'atmosphère martienne est l'importation d'eau, qui peut provenir de la glace d'astéroïdes ou de la glace des lunes joviennes ou de Saturne. L'ajout d'eau et de chaleur à l'environnement martien permettrait de rendre ce monde sec et froid propice à la vie.

L'apport d'hydrogène pourrait aussi favoriser les modifications atmosphériques et hydrosphériques. Suivant la proportion de dioxyde de carbone dans l'atmosphère, l'importation et la réaction de l'hydrogène produirait de la chaleur, de l'eau et du graphite via la réaction de Bosch. De même, l'hydrogène réagissant avec le dioxyde de carbone, via la réaction de Sabatier ajouterait du méthane et de l'eau. Un autre moyen serait d'importer du méthane ou d'autres hydrocarbures, qui sont communs dans l'atmosphère de Titan. Le méthane pourrait être diffusé dans l'atmosphère martienne ou il établirait l'effet de serre.

Le méthane (ou les autres hydrocarbures) aiderait à augmenter significativement la pression atmosphérique martienne. De même ces gaz pourraient être utilisés pour produire, lors d'une étape ultérieure de la terraformation Mars, de l'eau et du CO₂ par la réaction:

Cette réaction pourrait être enclenchée par la chaleur ou par les radiations UV sur Mars.

Avec le réchauffement de la planète, le CO₂ des pôles se sublimerait dans l'atmosphère et contribuerait à la chauffer. Les forts courants atmosphériques générés par le déplacement des gaz créeraient de grandes tempêtes de poussière, qui contribueraient à réchauffer directement la planète (par l'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 que les forts tourbillons de poussière aient pris fin, la planète, plus chaude, pourrait probablement être habitable pour quelques formes de vie terrestre. Certaines formes d'algues et de bactéries qui sont capables de vivre en Antarctique seraient les principaux candidats. En remplissant quelques fusées de spores d'algues et en les faisant s'écraser aux pôles, où il y aurait encore la glace d'eau, ils pourraient non seulement grandir, mais aussi se multiplier dans un environnement sans compétition, à haute radiation, et à fort niveau de CO2.

Si les algues se propagent d'eux-mêmes sur la planète, cela aura pour effet de réduire l'albédo de celle-ci. En absorbant plus de lumière, le sol réchaufferait d'autant plus l'atmosphère. De plus, les algues relâcheraient peu à peu de l'oxygène dans l'atmosphère, bien que cela ne soit pas encore suffisant pour permettre aux humains de respirer. Si l'atmosphère devient plus dense, alors la pression s'élèvera à une valeur proche de celle de la Terre. Au début, et jusqu'à ce qu'il y ait suffisamment d'oxygène dans l'atmosphère, les humains n'auront besoin que d'un masque à oxygène. La réduction des métaux dans le sol pourrait aussi permettre de produire les matériaux nécessaires et de l'oxygène. De même, l'importation de plantes (ainsi qu'une vie microbienne inhérente aux sols fertiles) pourrait permettre aux humains de répandre la vie végétale sur Mars, ce qui accroitrait l'apport en oxygène sur Mars.

Une autre méthode serait d'utiliser de l'ammoniac comme gaz à effet de serre, et comme il est possible que la nature en ait stocké en grandes quantités sous forme gelée sur des astéroïdes du système solaire extérieur, il serait possible de les utiliser (par exemple, en utilisant des bombes nucléaires pour les diriger) en les envoyant dans l'atmosphère de Mars. Puisque l'ammoniac (NH₃) contient de l'azote cela résoudrait le problème de la présence d'un gaz inerte dans l'atmosphère.

Réchauffer l'atmosphère

Le Mont Olympe et sa région s'il y avait des océans sur Mars jusqu'au niveau 0 de référence.

L'augmentation de la température de Mars est le point crucial de la terraformation de la planète. Pour y arriver, il s'agit d'augmenter l'effet de serre pour donner une impulsion au processus, qui s'amplifie ensuite de lui-même. Une impulsion initiale de 4°C pourrait s'avérer suffisante, d'après les études de Robert Zubrin, président de la Mars Society. Le processus serait ensuite assez long, à moins de tout faire soi-même.

Ces méthodes distinctes peuvent aussi être combinées en vue d'améliorer les résultats.

Miroirs

La première solution est l'utilisation de miroirs géants de 100 km de rayon pour 200 000 tonnes en orbite. Ces miroirs doivent réfléchir la lumière du soleil vers le pôle sud afin de faire augmenter l'insolation de la planète. Ceci ferait fondre la calotte et libérer le CO₂ qu'elle possède. La construction de tels miroirs n'est pas anodine, mais le projet russe Znamya de 1999 a montré un type de technologie employable, même s'il ne s'agissait que de « petits » miroirs de 25 m de diamètre.

Réduction de l'albédo

Réduire le coefficient d'albédo de la surface lui permettrait de mieux conserver la chaleur reçue. Actuellement de 0.77, le descendre à 0.73 pourrait permettre de vaporiser la calotte en 100 ans. Pour y arriver, la solution évoquée consiste à noircir la calotte en y déposant de la poussière, de la suie (provenant des lunes de Mars, Phobos et Deimos, car ils sont sombres et pourraient être transformés en poussière dans l'espace puis dispersés uniformément sur Mars), ou de la vie microbienne tel que les lichens (voir ) qui transféreraient une grande partie de la chaleur à la surface avant de renvoyer l'autre partie dans l'espace. L'avantage des formes de vie est qu'elles peuvent se propager d'elles-mêmes. Toutefois les vents martiens, assez violents, posent un problème sérieux. De plus, le problème du régolithe reste entier.

Gaz à effet de serre

Puisque une stabilité climatique sur le long terme est nécessaire pour permettre l'établissement de population humaine, l'utilisation de gaz à effet de serre puissants est nécessaire, dont les halocarbones comme le chlorofluorocarbones (CFC) et les perfluorocarbones (ou PFC). Ces gaz sont les candidats les plus sérieux pour une insertion artificielle dans l'atmosphère martienne à cause de leurs effets. Cela peut évidemment être fait à relativement bon marché en envoyant des fusées contenant des CFC qui entreraient en collision avec Mars. Quand la fusée s'écrasera sur la surface son contenu s'échappe dans l'atmosphère. Un rythme stable entre chaque « roquette de CFC » devrait être mis en place pendant un peu plus d'une décennie afin que les changements planétaires se fassent.

Miner des minéraux contenant du fluor est une source possible de CFC et PFC. Ils sont suppposés y être au moins aussi commun que sur Terre. Ceci permettrait de produire sur place des composants nécessaires à l'effet de serre (CF₃SCF₃, CF₃OCF₂OCF₃,CF₃SCF₂SCF₃,CF₃OCF₂NFCF₃) ce qui permettrait de maintenir une température « confortable ».

Astéroïdes

Une autre méthode est l'emploi d'astéroïdes contenant des gaz à effet de serre puissants comme l'ammoniac. De tels astéroïdes sont probablement présents vers l'extérieur du système solaire où il est plus facile de modifier leur orbite pour les faire rencontrer Mars. La durée de vie de l'ammoniac dans l'atmosphère est réduite, comme celle des CFC, il faudrait alors recourir à un bombardement régulier assez destructeur, ou bien utiliser des bactéries recyclant l'azote photolysé en ammoniac.

L'eau

Vue d'artiste des potentiels océans martiens

La température plus agréable et l'atmosphère plus dense ne rendent pas la planète plus humide. Pour réactiver le cycle de l'eau, nécessaire au développement de la vie, on peut recourir à certains principes évoqués précédemment.
La calotte sud doit contenir une quantité importante libérée lors de sa fonte par exemple. Le sol en contient probablement également sous forme de permafrost / pergélisol. Ensuite, il faut la vaporiser, à l'aide des miroirs dont on concentre la lumière sur une zone restreinte, ou bien directement à partir d'un noyau de comète, glacé, qui s'écraserait à la surface. Ces méthodes restent préférables à l'emploi de bombes thermonucléaires, qui rendraient la planète radioactive.
Si l'eau se répand à la surface de la planète, un immense océan (Oceanus Borealis) recouvrira l'hémisphère nord de la planète et les cratères de l'hémisphère sud formeront de grands lacs pratiquement circulaires.