Comment "terraformer"
une planète ?
Constuire une première
base permanente sur Mars ne semble pas trop ardu. De nombreux projets
sont étudié depuis 1981. On se pose près d'un endroit où il y a de
la glace ou de l'eau à faible profondeur ; on assemble les modules
qui constitueront le "noyau" de la base. Ensuite, on
installe des systèmes de recyclage de l'air, de l'eau et des déchets,
alimentés en énergie par des panneaux solaires. Mars ne recevant que
30 à 40 % de l'énergie solaire reçue par la Terre, il faudra en
poser sur de vastes étendues. Les colons pourront également utiliser
ces panneaux pour la production de nourriture : en effet, il est
prévu de faire pousser des plantes par culture hydroponique sous
serres. Ces techniques de production végétale sont déjà bien
maîtrisées : elles ont un rendement parfois quatre fois supérieur
à celui des méthodes traditionnelles, mais sont aussi beaucoup plus
" gourmande " en énergie.
D'autres structures,
gonflables, pourront servir d'habitat. En fait, aucune révolution
technologique n'est vraiment nécessaire pour s'installer sur Mars.
Coloniser la planète rouge semble presque à portée de main, mais la
rendre habitable est une autre affaire que certains n'hésitent plus
à franchir.
Chris McKay,
cofondateur des conférences The Case for Mars en 1980 et célèbre
exobiologiste (spécialiste de la vie dans l'Univers) de la NASA,
travaille d'arrache-pied au centre de recherches Ames de la NASA, à
Mountain View, en Californie, sur les possibilités de coloniser Mars.
Il ne capitule pas : pour lui, la colonisation de Mars ne s'arrête
pas aux simples objectifs scientifiques. Comme d'autres chercheurs, il
étudie l'étape suivante de la colonisation : la "terraformation"
de la planète rouge. Il s'agit de recréer un environnement semblable
en tout point à celui de la Terre. Mars deviendrait ainsi une petite
"planète bleue", avec des océans et des continents
abritant une flore et une faune diversifiées. Il ne faut pas oublier
que la planète rouge a connu au début de son histoire des conditions
climatiques semblables à celles de la Terre. Son atmosphère était
alors plus épaisse, plus dense qu'aujourd'hui et l'eau coulait
librement à se surface, formant des lacs et rivières. On pense même
qu'un vaste océan couvrit l'hémisphère Nord. Mais Mars s'est vite
refroidie. Aujourd'hui, la pression atmosphérique n'est que de 6 mbar
en moyenne à la surface, contre 1013 mbar pour la Terre au niveau des
océans : l'eau ne peut plus être liquide sur Mars.
Comment
faire d'un monde froid et sec une oasis foisonnant de vie ? Comment
rendre à Mars sa jeunesse d'antan ? Pour certains scientifiques, on
pourrait aisément créer des "niches" écologiques en
creusant de profondes dépressions à la surface de la planète. Au
fond de ces fosses, la pression atmosphérique serait beaucoup plus
élevée qu'à la surface. Avec une pression de 20 mbar, par exemple,
au lieu de 6 en moyenne, on peut déjà cultiver quelques plantes
résistant au froid et au manque d'humidité comme les lichens. Des
expériences menées en Russie ont montré que ces végétaux
s'adaptent à une atmosphère de type martien, essentiellement
composée de gaz carbonique. Seule différence avec le comportement
des lichens sur la Terre, les lichens de Mars fixent l'oxygène dans
leurs racines au lieu de le rejeter dans l'atmosphère. Mais comment
creuser la surface de Mars ? Certains proposent de faire précipiter
de gros astéroïdes, quitte à perturber l'équilibre de la planète
forgé au cours de milliards d'années !
Finalement,
il ne s'agit que d'interventions chirurgicale ponctuelles. La
terraformation implique un changement à l'échelle de la planète
tout entière. McKay et Zubrin, le concepteur du voyage Mars
Direct, pensent qu'il faudrait d'abord enclencher un "effet de
serre" sur Mars pour réchauffer son atmosphère. Or,
l'opération s'avère difficile sur la planète rouge, car c'est un
réchauffement de 50°C qu'il faudrait obtenir pour dégeler les zones
tropicales et permettre à l'eau de couler librement.
Par
chance, Mars est riche en gaz carbonique. Celui-ci constitue 95,3 % de
son atmosphère et il stocké, en grandes quantités, dans les glaces
des pôles (surtout au pôle Sud) et les roches. C'est un gaz qui
engendre un "effet de serre", car il est capable de piéger
efficacement la chaleur. Les deux scientifiques imaginent alors un
système tirant parti des propriétés du gaz carbonique : en
réchauffant les pôles, par exemple, on libère ce gaz dans
l'atmosphère martienne. Celle-ci se densifie et se réchauffe en
piégeant davantage la chaleur solaire. La température de la surface
monte et le gaz carbonique est produit en plus grandes quantités par
les calottes polaires et le sous-sol, augmentant encore la pression et
la température de l'atmosphère. En résumé, plus la planète se
réchauffe, plus son atmosphère devient dense et elle se réchauffe
encore. Le processus se poursuit jusqu'à l'épuisement de tout le gaz
carbonique stocké dans le sol.
La
quantité de gaz à effet de serre étant proportionnelle au carré de
la température désirée, un réchauffement de 10°C ne nécessite
que 4% des efforts requis pour obtenir un réchauffement de 50°C.
Réchauffer la planète de 10°C serait un bon début, pensent les
deux scientifiques, car cela permettrait de commencer à libérer le
gaz carbonique piégé dans le sous-sol martien. Aux températures qui
y règnent actuellement, le sol martien a pu absorber jusqu'à 20% de
son poids en CO2
en 2 ou 3 milliards d'années. En élevant un peu la
température des roches, on rompt libérerait de grandes quantités de
ce gaz et la pression atmosphérique s'élèverait doucement.
Le secret : la bonne
utilisation du CO2 déjà présent
McKay
et Zubrin pensent qu'une petite impulsion suffirait pour déclencher
un réchauffement global. Ils suggèrent de commencer par la calotte
polaire australe, qui est le grand réservoir de gaz carbonique de la
planète (contrairement à la boréale qui est composée en partie
d'eau). En élevant la température de seulement 4°C, le gaz
carbonique sous forme de glace carbonique commencerait à s'évaporer
dans l'atmosphère, sans pouvoir se recondenser, car il ne ferait plus
assez froid.
Comment
provoquer ce petit réchauffement initial de 4°C au pôle Sud ? Les
technologies existantes permettent de gonfler de petites structures en
orbites. Dans un proche avenir, l'homme sera capable d'en assembler de
plus grandes. Les ingénieurs pensent qu'un miroir positionné à 200
000 km de la planète et large de 250 km pourrait réfléchir assez de
lumière solaire pour réchauffer de 5°C les régions au sud de 70°
de latitude Sud. Par exemple, on peut utiliser un réflecteur solaire
en Mylar, qui ressemble à une grande voile circulaire. Epais de 4mm,
il aurait une masse de 200 000t et nécessiterait d'être fabriqué
dans l'espace. Même si cette masse à assembler semble élevée
aujourd'hui, une telle opération sera réalisable quand l'homme
possédera de nombreuses bases industrielles sur la Lune et autour de
la Terre. D'autres scientifiques ont proposé le "saupoudrage"
du pôle Sud de poussière noires (débrits d'astéroïdes et comètes)
qui, du fait de leur faible taux réfléchissant, absorberaient mieux
la chaleur solaire et feraient fondre la glace ... En revanche, ils
restent plus évasifs quant à l'efficacité et à la durée du
processus de fonte de la glace carbonique.
Le gaz
carbonique, sous une pression atmosphérique de 6 mbar (pôle Sud), se
condense à -126°C. Au-dessus, il passe de l'état solide à l'état
gazeux. Par ailleurs, la pression ne peut beaucoup augmenter au-dessus
de 6 mbar, car, en raison du froid ambiant, l'excédent de gaz se
condense à la surface en glace carbonique ... le piège est refermé
!
L'accélération
d'un processus naturel ... grâce à un miroir orbital
Voici
les raisons pour lesquelles les deux chercheurs pensent qu'un petit
réchauffement viendra rompre ce fragile équilibre. Il faut, en outre,
que la température dépasse les -122°C sinon, le CO2
n'est pas relâché en quantité suffisante pour piéger davantage de
chaleur solaire : il fait toujours aux alentours de -126°C et,
inévitablement, le gaz carbonique finit par regeler à la surface.
Au-dessus de -122°C, l'atmosphère devient suffisamment épaisse pour
conserver la chaleur accumulée. Le CO2 ne peut plus se
condenser et se déposerà la surface. Il s'agit là d'un point de
non-retour et du début de l'effet de serre recherché.
L'effet
de serre va se poursuivre d'une façon rapide, proportionnellement à
l'augmentation de la pression atmosphérique ambiante: en une
vingtaine d'années, la glace carbonique du pôle Sud va entièrement
se sublimer, entraînant une pression atmosphérique proche de 100
mbar. La température va monter globalement de 10°C à la surface de
la planète, et ce sera au tour du gaz carbonique du sous-sol d'être
libéré. Cette libération est progressive, car il faut du temps pour
que les couches de terrain profondes soient atteintes, mais les effets
seront rapides : 20 mbar supplémentaires seront obtenus au bout de un
an, 100 mbar au bout de 25 ans, ... 400 mbar au bout de 400 ans. Or,
les deux chercheurs pensent qu'un autre point d'équilibre sera
atteint lorsque la pression atmosphérique affichera 500 mbar. En
effet, les températures des zones intertropicales avoisineront les
0°C, mais ne les dépasseront guère pendant plusieurs mois,
empêchant un dégel massif du pergélisol martien.
Seconde étape : le
réchauffement atificiel
McKay
et Zubrin estiment qu'il faudrait aider la planète à se réchauffer
davantage et forcer plus encore les roches à relâcher leur gaz
carbonique. Théoriquement, en libérant le gaz, piégé entre 80 et
200m de profondeur, on pourrait obtenir 600 mbar de pression
supplémentaire, mais dans 2500 ans seulement. Mars connaîtrait alors
une pression atmosphérique identique à celle de la Terre. Comment
accélérer ce processus ? On connaît certains gaz à puissant effet
de serre comme les CFC (= chlorofluorocarbures) tant décriés sur la
Terre. Ceux-ci pourraient être produits artificiellement sur Mars et
être lâchés dans l'atmosphère martienne. Ils préconisent, en
revanche, une sélection de ces gaz, en privilégiant ceux, comme le
perfluorométhane, qui ne possèdent qu'une faible teneur en chlore :
il faut éviter de détruire la mince couche d'ozone martienne qui
martienne qui ne représente que 1/60 de l'épaisseur de celle de la
Terre.
Une
fois que l'atmosphère connaîtra un effet de serre durable, le
pergélisol commencera à dégeler, et l'eau coulera de nouveau à la
surface de Mars. La chaleur solaire aidant, une partie de l'eau
s'évapora dans l'atmosphère. La vapeur d'eau étant un excellent gaz
à effet de serre, elle accélérera le réchauffement global de la
planète. En fait, les deux scientifiques ont calculé que le maintien
par des CFC de la température atmosphérique à 20°C au-dessus de la
température créée par l'accroissement du gaz carbonique aura un
puissant effet de levier : la température de la planète se trouvera
augmentée de 40°C. Une fois l'atmosphère martienne
considérablement épaissie, les colons pourront librement marcher à
sa surface, sans combinaison spatiale, en respirant simplement à
l'aide d'un masque de plongée et de bouteilles d'oxygène. En
attendant de respirer directement un air oxygéné, mais contenant
peut-être de dangeureuses bactéries.
Un monde enfin
habitable ... pour l'avenir de l'homme ?
Nul ne
sait encore ce qui peut se cacher dans le sous-sol martien.
Officiellement, on n'a pas trouvé de vie sur Mars, mais rien n'est
moins sûr au vu des résultats des expériences biologiques Viking.
Il se
peut ainsi que l'on réveille accidentellement des micro-organismes
dangereux pour l'homme ou pour les végétaux qu'il désire implanter.
Il n'est donc pas possible d'envisager une terraformation de Mars à
grande échelle tant que nous ne saurons pas s'il existe une forme de
vie, même très primitive, sur la planète rouge. Or, si Mars
possède des traces de vie, il faudra s'assurer que celles-ci ne
disparaissent pas et les confiner géographiquement pour les
conserver. Il faudra même veiller à ce que ces niches écologiques
demeurent des sanctuaires inviolés pour l'éternité.
Cette
atmosphère de gaz carbonique, artificiellement reconstituée, ne
permettra pas la présence de la vie animale à la surface de la
planète. Si des bactéries et des plantes primitives peuvent se
développer. Les phanérogames ont besoin de 1 mbar au mininum de
pression d'oxygène pour survivre, les mamifères et les hommes
nécessitent 120 mbar, ainsi qu'un taux minimal d'azote. McKay et
Zubrin pensent que ce premier millibar pourrait être obtenu en moins
d'un siècle par l'action de plantes et de bactéries génétiquement
modifiées. On peut accélérer la croissance de ces plantes en
faisant fondre le pergélisol pour relâcher davantage d'humidité
dans l'atmosphère : on augmente alors l'efficacité des bactéries
aptes à extraire l'azote du sol et à le rejeter dans l'atmosphère.
Les 120 mbar d'O2
pourraient être atteints en 900 ans, permettant aux hommes de
marcher à l'air libre sans porter de masque ni de bouteilles
d'oxygène.
L'homme
aura ainsi crée un monde à son image ... mais son avenir est-il
vraiment sur Mars ? Devra-t-il attendre neuf siècle avant de pouvoir
coloniser une nouvelle Terre ? Ces rêves un peu fous de
terraformation pourraient rester dans les cartons des ingénieurs,
tandis que d'autres dresseront des plans pour franchir les immensités
entre les étoiles. Finalement, même si un tel scénario ne se
déroulait jamais, Mars aura été pour nous une merveilleuse planète
à rêver !
